Hydrosphäre

Mehrere Anteile der Hydrosphäre auf einen Blick.

Die Hydrosphäre [hydroˈsfɛːrə] (von altgriechisch ὕδωρhýdor, deutsch Wasser und σφαίρα sphaira ‚Kugel‘) ist eine der Erdsphären. Sie umfasst die Gesamtheit des Wassers der Erde.

Begriff

Der Begriff der Hydrosphäre wurde vom österreichischen Geologen Eduard Suess im Jahr 1875 geprägt,[1] andere Autoren untergliederten danach die Hydrosphäre weiter.

1923 entwickelte der polnische Geophysiker Antoni Bolesław Dobrowolski das Konzept der Kryosphäre,[2] der 1939 die Chionosphäre als die schneebedeckten Bereiche der Erde beigestellt wurde, die auf den sowjetischen Glaziologen Stanislaw Wikentjewitsch Kalesnik zurückging.[3] Mit diesen beiden Begriffen waren für den festen Aggregatzustand des Wassers, Eis, separate Unterbegriffe etabliert.

Unterscheidet man Wasser flüssiger Phase als eine eigenständige Sphäre, wird diese gelegentlich auch als Aquasphäre bezeichnet, so im Rahmen eines Lehrplans 1938[4] in Zanesville (Ohio). Für den gasförmigen Aggregatzustand des Wassers, Wasserdampf, wurde hingegen bisher keine eigene Erdsphäre unterschieden. Der naheliegende Ausdruck Vapo(r)sphäre[5][6][7][8] wird bereits mit einer anderweitigen Begriffsbedeutung verwendet. Globale Vorkommen von Wasserdampf werden hauptsächlich als Bestandteil der Atmosphäre aufgefasst, als atmosphärisches Wasser.[9][10][11]

Die Ozeanosphäre ist ein Teil der Hydrosphäre

In anderer Weise wurde die Hydrosphäre später erneut aufgeteilt, diesmal untergliedert nach den globalen Aufenthaltsorten des Wassers. In die erste Gruppe kam das Wasser in und unter ozeanischem Meer, in die zweite Gruppe das Wasser auf und in kontinentalem Festland und so auch die Binnengewässer. Erstere wurde benannt als Ozeanosphäre[12][13] oder Thalassosphäre,[14][15] die andere erhielt die Bezeichnung Limnosphäre[16][17] oder Binnenhydrosphäre.[18] Die Atmosphäre – als dritter Ort, an dem sich Wasser aufhält – blieb hierbei unberücksichtigt; dort befindliches Wasser erhielt keinen eigenen Erdsphäre-Begriff. Mit anderer Bedeutung werden die Ausdrücke Hydroatmosphäre[19][20][21] und Atmohydrosphäre[22] verwendet.

Tiefe Hydrosphäre

Der aufenthaltsortbedingten Dreiteilung kann ein weiterer Begriff beigestellt werden: Die tiefe Hydrosphäre umfasst Anteile des irdischen Wassers, die sich weiter unter der Oberfläche befinden. Der Begriff wurde allerdings mehrfach unabhängig voneinander geprägt und wird noch immer mit verschiedenen Begriffsinhalten benutzt.

  • marine tiefe Hydrosphäre: Die marine tiefe Hydrosphäre bezeichnet die tiefen Wasserschichten der Meere. Der Begriff ist ungefähr synonym zu den mittleren und unteren Abschnitten der Tiefsee. Er wurde das erste Mal 1946 geprägt vom US-amerikanischen Ölingenieur Henry Emmett Gross, der ihn in einem einzigen, aber mehrfach veröffentlichten, Aufsatz einführte.[23][24][25] Danach wurde der Begriff mindestens zweimal neu erfunden[26][27] und ist weiterhin in Gebrauch.[28]
  • lithische tiefe Hydrosphäre: Die lithische tiefe Hydrosphäre umfasst Wässer in wasserführenden Gesteinsschichten, die sich weiter unterhalb der festen Erdoberfläche befinden. Der Ausdruck geht zurück auf den sowjetischen Geologen L.N. Elanskij, der 1964 als erster eine solche Schicht postulierte.[29][30] Der Gedanke, dass tiefe Gesteinsschichten große Wassermengen enthalten können, ist sogar noch älter und kann mindestens bis 1955 zurückverfolgt werden.[31] Seit Elanskij werden wasserführende Schichten innerhalb der festen Geosphäre immer wieder mit diesem Begriff bezeichnet.[32][33][34][35][36][37][38][39] Allerdings besteht keine Einigkeit darüber, ab welcher Tiefe welche Wässer zur lithischen tiefen Hydrosphäre zählen sollen. Es lassen sich vier unterschiedliche Auffassungen finden. Als tiefe lithische Hydrosphäre werden angesprochen:
  1. Porenwässer in tieferen Abschnitten von Meeressedimenten.[40]
  2. Tiefe Aquifere.[41]
  3. Tiefe intrakrustale Hydrosphäre: Wässer in mehreren Kilometern Tiefe in der Erdkruste.[42][43][44]
  4. Sublithosphärische Hydrosphäre: Wässer unterhalb der Lithosphäre in Asthenosphäre und oberer geosphärischer Mesophäre.[45][46][47]

Inhalt und Umfang

Die Hydrosphäre im Verbund der natürlichen Erdsphären.

„Das Wasser bildet weder eine so gleichmäßige noch eindeutig zu begrenzende Schicht wie Gestein und Luft, und es nimmt im Gegensatz zu diesen alle drei Zustandsformen ein (Eis, flüssiges Wasser, Wasserdampf).“

Karl Herz: Großmaßstäbliche und kleinmaßstäbliche Landschaftsanalyse im Spiegel eines Modells: 49[48]

Die Hydrosphäre zeigt einen Aufbau, der sich merklich von dem anderer klassischer unbelebter Erdsphären unterscheidet. Im Gegensatz nämlich zu Atmosphäre und Lithosphäre formen die Wässer der Hydrosphäre nirgends eine einheitliche und erdumspannende Schale. Selbst Ozeane und Nebenmeere nehmen bloß 70,8 % der Erdoberfläche ein[49] und werden an sehr vielen Stellen von Inseln durchbrochen und von Kontinenten eingegrenzt: Unter Wasserplaneten wäre die Erde vergleichsweise wasserarm.[50]

Die irdischen Wässer bilden ein Kontinuum. Es verbindet und durchzieht in verschiedenen Aggregatzuständen, in unterschiedlichen Mengen und im Zuge eines erdumfassenden Wasserkreislaufs[51] zahlreiche Abschnitte der Erde: Die Hydrosphäre durchwirkt viele der übrigen Erdsphären. In winzigsten Mengen kommt Wasser bereits vor in der atmosphärischen Exosphäre. Es ist dort die stets schnell vergehende[52][53] Hinterlassenschaft wasserhaltiger Objekte, die aus dem Weltraum zur Erdoberfläche stürzen.[54][55][56] Dauerhaft wird Wasser gefunden vom unteren Saum der Thermosphäre[57] bis hinab zur geosphärischen Mesophäre.[58] Wasser durchdringt nicht nur in Klüften und Gesteinsporen die feste Geosphäre, sondern wird als Kristallwasser[59][60] zu einem Bestandteil des mineralischen Aufbaus der Gesteine selbst.[61] Wasser ist außerdem ein wichtiger Baustoff allen irdischen Lebens.[62] Ohne Wasser wäre Leben, wie es auf der Erde existiert, überhaupt nicht möglich.[63]

Die Hydrosphäre durchzieht viele andere Erdsphären. Außerdem birgt sie in sich die Biosphäre.

Nach den Aggregatzuständen des Wassers kann die Hydrosphäre der Erde dreigeteilt werden in Kryosphäre (mit Chionosphäre), Aquasphäre und irdischen Wasserdampf. Alternativ kann die Hydrosphäre nach den Aufenthaltsorten des Wassers dreigeteilt werden in Ozeanosphäre, Limnosphäre und atmosphärisches Wasser. Dabei ist der Anteil des atmosphärischen Wassers nicht unerheblich. So kann eine einzelne Cumulonimbuswolke von fünf Kilometern Durchmesser bis zu 500.000 Tonnen Wasser enthalten.[64] Und atmosphärische Flüsse können – als Wasserdampf – die gleiche Wassermenge wie der Amazonas[65] oder auch die siebeneinhalb- bis fünfzehnfache Wassermenge wie der Mississippi[66] transportieren.[67]

Gliederung der irdischen Hydrosphäre nach Aggregatzuständen des Wassers
Kryosphäre (mit Chionosphäre)

Wassereis

Aquasphäre

Flüssigwasser

irdischer Wasserdampf

Wasserdampf

  • Flüssigwässer in Binnengewässern und Meeren
  • Flüssige Bodenwässer
  • Flüssige Niederschlagsformen4
  • Wasserwolken5

1: Auch dauerhaft im Permafrost.
2: Schnee, Hagel, Reif und andere.
3: Vollständig oder überwiegend aus Eiskristallen bestehende Wolken – Cirrus, Cirrocumulus, Cirrostratus, Incus einer Cumulonimbus.
4: Regen, Sprühregen, Tau und andere.
5: Vollständig oder überwiegend aus Wolkentröpfchen bestehende Wolken – Altocumulus, Altostratus, Stratocumulus, Stratus, Nimbostratus, Cumulus, Cumulonimbus sowie Nebel und Wasserdunst.

Gliederung der irdischen Hydrosphäre nach Aufenthaltsorten des Wassers
Ozeanosphäre

→ Wässer der Meere

Limnosphäre

→ Wässer der Festländer

atmosphärisches Wasser

Luft-Wasserdampfgehalt und Wolkenwasser

  • Flüssigwässer der Meere (Meerwasser)
  • Gefrorene Wässer der Meere (Meereis) mit Schelfeis und Eisbergen
  • Flüssige1 und feste2 Niederschlagsformen in die Meere
  • Flüssigwässer und Wassereis im Meeresboden
  • Flüssigwässer der Binnengewässer
  • Gefrorene Wässer der Binnengewässer mit Inlandeis, Gletschereis und Firn
  • Flüssige1 und feste2 Niederschlagsformen in die Binnengewässer und (zeitverzögert) in die terrestrischen Bodenwässer
  • Flüssigwässer und Wassereis3 als Bodenwasser
  • Wasserdampf der Bodenluft
  • atmosphärischer Wasserdampf
  • Wasserwolken4 und Eiswolken5

1: Regen, Sprühregen, Tau und andere.
2: Schnee, Hagel, Reif und andere.
3: Auch dauerhaft im Permafrost.
4: Vollständig oder überwiegend aus Wolkentröpfchen bestehende Wolken – Altocumulus, Altostratus, Stratocumulus, Stratus, Nimbostratus, Cumulus, Cumulonimbus sowie Nebel und Wasserdunst.
5: Vollständig oder überwiegend aus Eiskristallen bestehende Wolken – Cirrus, Cirrocumulus, Cirrostratus, Incus einer Cumulonimbus.

Die hier tabellarisch erfassten Bestände der Hydrosphäre erwähnen viele der bekannteren Daseinsformen von Wasser auf der Erde. Neben ihnen existieren aber noch weitere irdische Wasservorkommen. Diese weiteren Wasservorkommen lassen sich nicht in beide Tabellen fügen. Denn sie besitzen physikalischer Eigenschaften oder befinden sich an Orten, die nicht in den Tabellen berücksichtigt werden:

  • Überkritische Wässer: Aus einigen hydrothermalen Tiefseequellen entweichen überkritische Wässer. Wegen ihres Aufenthaltsortes gehören solche Wässer natürlich zur Ozeanosphäre. Andererseits können sie nicht auch noch nach ihrem Aggregatzustand eingeordnet werden. Denn überkritische Wässer vereinen in sich Eigenschaften der Aggregatzustände flüssig und gasförmig.[68]
  • Wässer der sublithosphärischen Hydrosphäre: Wässer befinden sich auch unterhalb der Lithosphäre. Sie stammen aus wasserhaltigen Mineralen, die von der Oberfläche in das Innere des Planeten subduziert werden. Wegen der hohen Drücke im Erdinnern werden die Wässer aus den Mineralen gepresst.[69][70] Die sublithosphärische Hydrosphäre beginnt viele Kilometer unter den tiefsten Aquiferen. Sie durchspannt die gesamte Asthenosphäre und geht noch tiefer, mindestens bis hinab zur Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel.[71] Die Gesamtmenge des Wassers der sublithosphärischen Hydrosphäre kann bloß geschätzt werden. Die Schätzungen reichen von 0,3 mal bis 2 mal[72] bis mehr als 2 mal[73] so viel Wasser wie in allen Meeren zusammen.
Wässer in fallenden Niederschlägen gehören während des Fallens noch zum atmosphärischen Wasser.
Wässer in festen, auf Land niedergegangenen Niederschlägen befinden sich bis zur Schmelze in einem Übergangsbereich zwischen atmosphärischem Wasser und Limnosphäre.
Wassermenge der irdischen Hydrosphäre[74]
VorkommenVolumen [km3]Anteil [%]
Gesamtes irdisches Wasser1 21.385.984.000100
Salzwasser1.350.955.00097,47262
Meerwasser1.338.000.00096,53791
salziges Grundwasser12.870.0000,92858
Salzseewasser85.000
Süßwasser35.029.0002,52737
Eis24.364.0001,75788
süßes Grundwasser10.535.0000,76011
Bodenfeuchte16.000
Oberflächengewässer105.000
atmosphärisches Wasser313.000
organismisches Wasser1.000

1: Nicht einberechnet sind die unbeweglichen Wässer. Das sind Wässer, die chemisch in Mineralen gebunden vorliegen. Ihr Gesamtvolumen wird für die Lithosphäre auf 250.000.000 km3 geschätzt.[75]
2: Nicht einberechnet sind die Wässer der sublithosphärischen Hydrosphäre. Schätzungen ihres Gesamtvolumens schwanken zwischen 401.400.000 km3[76] und mehr als 2.676.000.000 km3.[77]
3:Im globalen Wasserkreislauf von Verdunsten und Niederschlagen wird die Erdatmosphäre jährlich von 496.100 km3 Wasser durchlaufen. Demzufolge wird rechnerisch das gesamte atmosphärische Wasser 38,16 mal pro Jahr vollständig ausgetauscht – also einmal alle 9,57 Tage.[78]

Siehe auch

Literatur

  • G. Vogt: The Hydrosphere. Lerner, Minneapolis 2007, ISBN 978-0-7613-2839-1.
  • F. Wilhelm: Hydrogeographie. Westermann, Braunschweig 1997, ISBN 3-14-160279-4.

Einzelnachweise

  1. E. Suess: Die Entstehung der Alpen. Wien 1875, S. 158.
  2. A. B. Dobrowolski: Historia naturalna lodu. Warszawa 1923.
  3. C. B. Калесник: Общая гляциология. Ленинград, 1939 zitiert nach O. P. Chizhov: On the Hypothesis of Ice Ages suggested by Captain E.S. Garnet. In: Journal of Glaciology. Band 8, 1969, S. 226.
  4. They Coin Some New Words. In: The Ohio conservation bulletin. Band 2, 1938, S. 229.
  5. L. V. Larsen: Method Of Constructing A Field-Erected Vapor-Storage Vessel. U.S. Patent 2.730.798, 1956.
  6. I. L. Wissmiller, L. V. Larsen: Vapor Storage Vessel Aan Method Of Making Same. U.S. Patent 2.731.334, 1956.
  7. J. Weiner (Hrsg.): Pulp and Paper Manufacture: Bibliography 1956 and United States patents 1955–1956. New York 1957, S. 420.
  8. G. A. Hansen: Odor and Fallout Control in a Kraft Pulp Mill. In: Journal of the Air Pollution Control Association. Band 12, 1962, S. 409–410.
  9. A.-F. de Fourcroy: Elements of natural history and chemistry. London 1790, S. 152.
  10. A. W. Hofmann: Report on the Development of the Chemical Arts during the last Ten Years. In: The Chemical News. Band 33, 1876, S. 244.
  11. M. B. McElroy: The Atmospheric Environment: Effects of Human Activity. Princeton 2002, S. 263.
  12. US Department of Commerce (Hrsg.): Arctic and Antarctic. In: Soviet Bloc International Geophysical Year Information. Band 32, 1959, S. 18.
  13. B. H. Степанов: Океаносфера. Мысль, 1983.
  14. Enciclopédia brasileira mérito - Volume 19. Sao Paulo/ Rio de Janeiro/ Porto Alegre 1967, S. 73.
  15. A. Sofiati: Água e Turismo. In: Caderno Virtual de Turismo. Band 3, 2003, S. 14.
  16. J. C. Deelman: Microbial mineral maricultures, a possibility? In: Aquaculture. Band 1, 1972, S. 393.
  17. T. Maurer: Challenges in Transboundary and Transdisciplinary Environmental Data Integration in A Highly Heterogeneous and Rapidly Changing World. In: Nato Science Series. Band 23, 2003, S. 26.
  18. E. Winkler: Über die natürliche Ordnung der Erdwissenschaften. In: Geographica Helvetica. Band 25, 1970, S. 8 (Digitalisat)
  19. C. Emiliani: Scientific Background of Drilling Program as Presented in a Proposal to the National Science Foundation. In: National oceanographic program - 1965: Hearings before the Subcommittee on oceanography of the Committee on Merchant Marine and Fisheries, House of Representatives · Eighty-eighth Congress · Second Session. Washington 1964, S. 90.
  20. L. B. Ronca: An introduction to the geology of Mars. In: Proceedings of the Geologists' Association. Band 81, 1970, S. 118.
  21. C. Emiliani: Planet Earth: Cosmology, Geology, and the Evolution of Life and Environment. Cambridge 1992, S. 161, 413.
  22. G. N. Katterfel'd: The Face of the Earth and its Origin. Springfield 1969, S. 32.
  23. H. E. Gross: Possibilities and Problems of Drilling Beyond the Continental Shelves. In: Petroleum Technology. 9, 1946, S. lxiv.
  24. H. E. Gross: Possibilities and Problems of Drilling Beyond the Continental Shelves. In: The Oil and Gas Journal. Band 44, 1946, S. 58.
  25. H. E. Gross: Possibilities and Problems of Drilling Beyond the Continental Shelves. In: Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers. Band 170, 1947, S. 186.
  26. J.-Y. Cousteau: Man re-enters the sea. New York 1973, S. 48.
  27. D. I. Groves, R. M. Vielreicher, R. J. Goldfarb, K. C. Condie: Controls on the heterogeneous distribution of mineral deposits through time. In: I. McDonald, A. J. Boyce, I. B. Butler, R. J. Herrington, D. A. Polya (Hrsg.): Mineral Deposits and Earth Evolution. Bath, 2005, S. 85.
  28. F. Pirajno: Hydrothermal Processes and Mineral Systems. New York 2010, S. 198.
  29. Л. Н. Еланский: Глубинная гидросфера Земли. In: Тр. Куйбышевского НИИНП. Band 26, 1964, S. 118–152.
  30. Л. Н. Еланский: О связи глубинной и поверхностной гидросфер Земли. In: Известиыа Академии Наук СССР, Серия геологическая. Band 9, 1964, S. 12–20.
  31. W. W. Rubey: Development of the Hydrosphere and Atmosphere, with Special Reference to Probable Composition of the Early Atmosphere. In: Geological Society of America Special Papers. Band 62, 1955, S. 631.
  32. A. Ádám: Some results of the magnetotelluric survey in the Carpathian basin and its complex interpretation. In: Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. Band 22, 1970, S. 223.
  33. Е. С. Гавриленко, В. Ф. Дерпгольц: Глубинная гидросфера Земли. Киев 1971.
  34. R. Meinhold: Bemerkungen zu einigen neueren Arbeiten über die anorganische Erdölentstehung. In: Zeitschrift für Angewandte Geologie. Band 19, 1973, S. 11–12.
  35. X. Zhao, J. Yin, Y.-C. Yang: Geosciences and human society. Beijing 1996, S. 37–38.
  36. N. G. Pisias, M. L. Delaney (Hrsg.): COMPLEX - Conference on Multiple Platform Exploration Conference of the Ocean. Vancouver 1999, S. 108.
  37. M. N. Berdichevsky, V. I. Dmitriev: Magnetotellurics in the Context of the Theory of Ill-posed Problems. Tulsa 2002, S. xi, 173–174.
  38. Committee on Grand Research Questions in the Solid-Earth Sciences, National Research Council: Origin and Evolution of Earth. Washington 2008, S. 64.
  39. Committee on the Review of Planetary Protection Requirements for Mars Sample Return Missions, National Research Council: Assessment of Planetary Protection Requirements for Mars Sample Return Missions. Washington 2009, S. 26.
  40. C. Joseph, M. E. Torres, R. A. Martin, B. A. Haley, J. W. Pohlmanc, M. Riedeld, K. Rosee: Using the 87Sr/86Sr of modern and paleoseep carbonates from northern Cascadia to link modern fluid flow to the past. In: Chemical Geology. Band 334, 2012, S. 122–130.
  41. L. Henning (Hrsg.): The Swedish Deep Drilling Program Uppsala, 2010, S. 22–23.
  42. Е. С. Гавриленко, В. Ф. Дерпгольц: Глубинная гидросфера Земли. Киев 1971.
  43. M. N. Berdichevsky, V. I. Dmitriev: Magnetotellurics in the Context of the Theory of Ill-posed Problems. Tulsa 2002, S. xi, 173–174.
  44. E. V. Pinneker: General hydrology. Cambridge 2010, S. 37.
  45. Q. Williams, R. J. Hemley: Hydrogen in the Deep Earth. In: Annual Review of Earth and Planetary Sciences. Band 29, 2001, S. 365.
  46. Committee on Grand Research Questions in the Solid-Earth Sciences, National Research Council: Origin and Evolution of Earth. Washington 2008, S. 64.
  47. A. Kelbert, A. Schultz, G. Egbert: Global electromagnetic induction constraints on transition-zone water content variations. In: Nature. Band 460, 2009, S. 1003–1006.
  48. K. Herz: Großmaßstäbliche und kleinmaßstäbliche Landschaftsanalyse im Spiegel eines Modells. In: Petermanns Geographische Mitteilungen. Ergänzungsband 271, 1968, S. 49–50.
  49. F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 11.
  50. D. D. Sasselov, D. Valencia: Auf der Suche nach der zweiten Erde. In: Spektrum der Wissenschaft. Band 4, 2011, S. 50.
  51. F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 7, 13–15.
  52. K. W. Jucks, D. G. Johnson, K. V. Chance, W. A. Traub, J. J. Margitan, G. B. Osterman, R. J. Salawitch, Y. Sasano: Observations of OH, HO2, H2O, and O3 in the upper stratosphere: implications for HOx photochemistry. In: Geophysical Research Letters. Band 25, 1998, S. 3936.
  53. D. C. Catling, K. J. Zahnle: Wenn die Atmosphäre ins All entweicht. In: Spektrum der Wissenschaft. 01, 2010, S. 26.
  54. L. A. Frank, J. B. Sigwarth, J. D. Craven: On the influx of small comets into the Earth's upper atmosphere II. Interpretation. In: Geophysical Research Letters. Band 13, 1986, S. 307.
  55. S. Voltmer: Wo steht was im Januar 2012? - Tipp des Monats. In: natur & kosmos. 01/2012, S. 68.
  56. J. M. Madiedo, J. M. Trigo-Rodriguez, N. Konovalova, I. P. Williams, A. J. Castro-Tirado, J. L. Ortiz, J. Cabrera-Caño: The 2011 October Draconids Outburst. II. Meteoroid Chemical Abundances from Fireball Spectroscopy. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2013, arxiv:1304.7650
  57. S. Lossow, J. Urban, H. Schmidt, D. R. Marsh, J. Gumbel, P. Eriksson, D. Murtagh: Wintertime water vapor in the polar upper mesosphere and lower thermosphere: First satellite observations by Odin submillimeter radiometer. In: Journal of Geophysical Research: Atmospheres . Band 114, 2009, S. D10304.
  58. A. Kelbert, A. Schultz, G. Egbert: Global electromagnetic induction constraints on transition-zone water content variations. In: Nature. Band 460, 2009, S. 1003–1006.
  59. C. E. Mortimer, U. Müller: Chemie. Stuttgart 2010, S. 215.
  60. F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 11.
  61. R. M. Hazen: Die Evolution der Minerale. In: Spektrum der Wissenschaft. 08, 2010, S. 82, 84.
  62. G. Vogel, H. Angermann: dtv-Atlas Biologie. München 1998, S. 11.
  63. L. Kaltenegger: Faszinierende Neue Welten. In: Spektrum der Wissenschaft. 06, 2013, S. 61.
  64. J. R. Ordway: Earth science and the environment. New York 1974, S. 424.
  65. Um die 165.000.000 Kilogramm Wasser pro Sekunde - R. E. Newell, N. E. Newell, Y. Zhu, C. Scott: Tropospheric Rivers? - A Pilot Study. In: Geophysical Research Letters. Band 19, 1992, S. 2401.
  66. 13 Kubikkilometer bis 26 Kubikkilometer Wasser pro Tag – F. M. Ralph, M. D. Dettinger: Storms, Floods, and the Science of Atmospheric Rivers. In: Eos. Band 92, 2011, S. 266.
  67. M. D. Dettinger, B. L. Ingram: Die nächste Sintflut. In: Spektrum der Wissenschaft. 04, 2013, S. 74–81.
  68. A. Koschinsky, D. Garbe-Schönberg, S. Sander, K. Schmidt, H.-H. Gennerich, H. Strauss: Hydrothermal venting at pressure-temperature conditions above the critical point of seawater, 5°S on the Mid-Atlantic Ridge. In: Geology. Band 36, 2008, S. 615–618.
  69. H.-G. Stosch: Einführung in die Gesteins- und Lagerstättenkunde. Karlsruhe 2003, S. 96–97.
  70. S. Hüttermann: Wie Wasser Vulkane befeuert. In: Spektrum der Wissenschaft. 05, 2011, S. 16–18.
  71. A. Kelbert, A. Schultz, G. Egbert: Global electromagnetic induction constraints on transition-zone water content variations. In: Nature. Band 460, 2009, S. 1003–1006.
  72. M. J. Mottla, B. T. Glazera, R. I. Kaiser, K. J. Meech: Water and astrobiology. In: Chemie der Erde - Geochemistry. Band 67, 2007, S. 253–282.
  73. T. J. Ahrens: Water storage in the mantle. In: Nature. Band 342, 1989, S. 122–123.
  74. F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 11–12.
  75. F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 11.
  76. M. J. Mottla, B. T. Glazera, R. I. Kaiser, K. J. Meech: Water and astrobiology. In: Chemie der Erde - Geochemistry. Band 67, 2007, S. 253–282 mit F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 7.
  77. T. J. Ahrens: Water storage in the mantle. In: Nature. Band 342, 1989, S. 122–123 mit F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 7.
  78. F. Wilhelm: Hydrogeographie. Braunschweig 1997, S. 12.

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Die Erdsphären in Übersicht


1 Liste der dargestellten Erdsphären


  • Asthenosphäre nach Joseph Barrell (1914).
  • Atmosphäre (Erdatmosphäre) nach John Wilkins (1638).
  • Außenkern (Erdaußenkern, äußerer Erdkern) nach Beno Gutenberg (1913).
  • Geosphäre nach Stephen Pearl Andrews (1871).
  • Globale Biozönose: Biozönose nach Karl August Möbius (1877), angewendet auf die gesamte Erde im Sinne von Neef (1963). Der Begriff der globalen Biozönose ist synonym mit dem Biosphäre-Begriff nach Pierre Teilhard de Chardin (1956). Allerdings ist Teilhard de Chardins Biosphäre nur einer von drei verschiedenen Biosphäre-Begriffen. Die beiden anderen gehen zurück auf Wladimir Iwanowitsch Wernadski (1924) und Eduard Suess (1875) und meinen andere Dinge. Um Missverständnissen vorzubeugen, wird deshalb hier auf den Ausdruck Biosphäre verzichtet. Ein neuer, passender und unmissverständlicher Begriff wäre Biozönosphäre.
  • Hydrosphäre (Erdhydrosphäre) nach Eduard Suess (1875). Mit enthalten sind die Kryosphäre (Erdkryosphäre) nach Antoni Bolesław Dobrowolski (1923) und die Chionosphäre nach Michail Vladimirovic Tronov (1950).
  • Innenkern (Erdinnenkern, innerer Erdkern) nach Inge Lehmann (1936).
  • Lithosphäre (Erdlithosphäre) nach Eduard Sues (1875).
  • Mesosphäre nach Reginald Aldworth Daly (1940) unter Bezug auf Henry Stephens Washington (1925). Dieser geosphärische Mesosphäre-Begriff ist *nicht* synonym mit dem atmosphärischen Mesosphäre-Begriff nach Sydney Chapman (1950).
  • Ökosphäre nach Lamont C. Cole (1958) und A. Gillard (1969). Dieser ökologische Ökosphäre-Begriff ist *nicht* synonym mit dem astronomischen Ökosphäre-Begriff nach Hubertus Strughold (1953).
  • Pedosphäre nach Arsseni Arsenjewitsch Jarilow (1905).
  • Physiosphäre: Physiotop-Begriff in der globalen Betrachtungsdimension getreu Neef (1963) und zum Beispiel explizit lesbar bei Hermann Hambloch (1972). Dieser Begriff ist synonym mit dem Geosphäre-Begriff nach Pierre Teilhard de Chardin (1956) bzw. Gary W Barrett (1981) bzw. Hartmut Leser (1991). Dieser ökologische Physiosphäre-Begriff ist *nicht* synonym mit dem philosophischen Physiosphäre-Begriff nach Ken Wilber (1995).


2 Erläuterungen zur Darstellung



2.1 Erläuterungen zur Darstellung der Ökosphäre (grüner Kasten)


a) Ökosphäre – Der Raum des Planeten Erde, in dem Leben vorkommt. Der Raum zusammen mit der darin vorkommenden Gesamtheit der irdischen Organismen und ihrer unbelebten (abiotischen) Umwelt und der Wechselwirkungen der Lebewesen untereinander und mit ihrer unbelebten Umwelt.

b) Physiosphäre – Gesamtheit der unbelebten Umwelt der globalen Biozönose.

b.1) eingegrünte Physiophäre – aktuelle abiotische Umwelt der globalen Biozönose. Physiosphärische Bereiche, die augenblicklich mit dem Leben wechselwirken. Bereiche der aktuellen biotischen Durchwirkung.

b.2) nicht-eingegrünte Physiosphäre – potentielle abiotische Umwelt. Bereiche der Physiosphäre, die augenblicklich nicht mit dem Leben wechselwirken. Bereiche außerhalb der aktuellen biotischen Durchwirkung. Die Bereiche liegen allerdings nur augenblicklich, jedoch nicht grundsätzlich außerhalb des biotischen Zugriffs. Sie könnten durchaus irgendwann von Lebensformen besiedelt werden und damit in die biotische Durchwirkung geraten. Zum Beispiel (1) das Innere eines Felsens kann steril sein. Verwitterung öffnet jedoch irgendwann Klüfte in sein Inneres. Dann werden sich dort Mikroorganismen ansiedeln. (2) Vulkanische Gase sind bei ihrem Austritt zu heiß für Lebewesen. Sie kühlen allerdings schnell ab und mischen sich mit dem umgebenden Medium. Dann werden sie Mikroorganismen zugänglich. (3) Das Wasser heißer Quellen kann bei seinem Austritt zu heiß für Lebewesen sein. Es kühlt allerdings bald ab. Dann wird es Mikroorganismen zugänglich.

b.3) Abschnitte von Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre außerhalb der Physiosphäre (jenseits des grünen Kastens) – Bereiche der Atmo-, Hydro- und Lithosphäre, die nicht nur augenblicklich, sondern dauerhaft außerhalb des biotischen Zugriffs liegen. Für Lebewesen sind diese Bereiche ständig zu heiß oder zu kalt oder zu trocken oder zu giftig oder zu strahlungsreich oder von zum hohem Druck oder von zu niedrigem Druck. Solche Bereiche gehören weder zur aktuellen noch zur potentiellen Umwelt der globalen Biozönose. Sie gehören demzufolge nicht zur Physiosphäre und somit gleichzeitig nicht zur Ökosphäre.

c) Pedosphäre – Verwitterungsbereich unmittelbar an der Erdoberfläche. Umwandlungsprodukte mineralischer (also lithosphärischer) und organ(ism)ischer Substanzen, die unter diversen abiotischen und biotischen Umwelteinflüssen an der Erdoberfläche entstehen und mit Wasser, Luft und Lebewesen durchsetzt sind.


2.2 Erläuterungen zur Darstellung der Geosphäre (dunkelgrauer Kasten)


Die Geosphäre besteht aus der Lithosphäre, der Asthenosphäre, der geosphärischen Mesosphäre, dem Außenkern und dem Innenkern.


3 Literatur


  • Andrews SP: The Primary Synopsis of Universology and Alwato. New York, 1871: 105
  • Barrell J: The strength of the Earth's crust. I. Geologic tests of the limits of strength. In: The Journal of Geology 22 (1914): 28–48
  • Barrett GW: Stress ecology: an integrative approach. In: Barrett GW, Rosenberg R (Ed): Stress effects on natural ecosystems. New York, 1981: 3-12
  • Chapman S: Upper Atmospheric Nomenclature. In: Journal of Geophysical Research 55 (1950): 395-399 oder in: Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics 1 (1950): 121-124 oder in: Bulletin of the American Meteorological. Society: 288-290
  • Cole LC: The ecosphere. In: Scientific American 4 (1958): 83-92
  • Daly RA: Strength and structure of the earth New York, 1940: 13
  • Dobrowolski AB: Historia naturalna lodu. Warszawa, 1923
  • Gillard A: On terminology of biosphere and ecosphere. In: Nature 223 (1969): 500–501
  • Gutenberg B: Über die Konstitution des Erdinnern, erschlossen aus Erdbebenbeobachtungen. In: Physikalische Zeitschrift 14 (1913): 1217-1218
  • Hambloch H: Allgemeine Anthropogeographie. In: Erdkundliches Wissen 31 (1972). Beiheft zu Geographische Zeitschrift 60 (1972): 7
  • Lehmann I: P' . In: Publications du Bureau Central Séismologique International A14 (1936): 87-115
  • Leser H: Landschaftsökologie. Stuttgart 1991: 148, 198-200
  • Möbius KA: Die Auster und die Austernwirthschaft. Berlin, 1877: 76
  • Neef E: Topologische und chorologische Arbeitsweisen in der Landschaftsforschung. In: Petermanns Geographische Mitteilungen 107 (1963): 249-259
  • Strughold H: The Green and Red Planet. Albuquerque, 1953: 43
  • Suess E: Die Entstehung der Alpen. Wien, 1875: 158-160
  • Teilhard de Chardin P: La Place de l'Homme dans la Nature. Paris, 1956
  • Тронов МВ: Хионосфера и снеговая линия In: Известия Всесоюзного географ об-ва 82 (1950): 472-486
  • Vernadsky VI: La Géochimie. Paris, 1924
  • Wilkins J: A Discovery of a New World. London, 1638: 103
  • Wilber K: Sex, Ecology, Spirituality: The Spirit of Evolution. Boston, 1995
  • Washington HS: The chemical composition of the earth. In: America Journal of Science 9 (1925): 351-378
  • Ярилов AA: Педология, как самостоятельная естественнонаучная дисциплина о земле. Юрьев, 1905
BrockenSnowedTrees.jpg
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Rime ice on trees on the Brocken (mountain), Harz, Germany
Rain ot ocean beach.jpg
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Distant Rain. The picture was taken at Ocean Beach, San Francisco
Erdsphaeren und Hydrosphaere und Biosphaere.png
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Schematische Darstellung der Lage von Hydrosphäre und Biosphäre im Vergleich zu den bekanntesten der übrigen Erdsphären.



1 Liste der dargestellten Erdsphären



  • Asthenosphäre nach Joseph Barrell (1914).
  • Atmosphäre (Erdatmosphäre) nach John Wilkins (1638).
  • Außenkern (Erdaußenkern, äußerer Erdkern) nach Beno Gutenberg (1913).
  • Biosphäre nach Pierre Teilhard de Chardin (1957). Dieser (biotische) Biosphäre-Begriff ist nicht synonym mit dem (ökologischen) Biosphäre-Begriff nach Wladimir Iwanowitsch Wernadski (1924). Ersterer ist synonym zu Begriffen wie globale Biozönose / globale Biota, letzterer ist synonym zu Ökosphäre nach Lamont C. Cole (1958).
  • Hydrosphäre (Erdhydrosphäre) nach Eduard Suess (1875). Mit enthalten ist die Kryosphäre (Erdkryosphäre) nach Antoni Bolesław Dobrowolski (1923).
  • Innenkern (Erdinnenkern, innerer Erdkern) nach Inge Lehmann (1936).
  • Lithosphäre (Erdlithosphäre) nach Eduard Sues (1875).
  • Mesosphäre nach Reginald Aldworth Daly (1940) unter Bezug auf Henry Stephens Washington (1925). Dieser geosphärische Mesosphäre-Begriff ist *nicht* synonym mit dem atmosphärischen Mesosphäre-Begriff nach Sydney Chapman (1950).
  • Pedosphäre nach Arsseni Arsenjewitsch Jarilow (1905).



2 Erläuterungen zur Darstellung


Hydrosphäre und Biosphäre durchdringen viele der übrigen Erdsphären.

Die Hydrosphäre reicht dauerhaft vom unteren Saum der (atmosphärischen) Thermosphäre (Lossow et al. 2009) bis in die Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel. Diese Übergangszone befindet sich in der (geosphärischen) Mesophäre (Kelbert et al. 2009).

Die Biosphäre reicht vom unteren Saum der (atmosphärischen) Mesosphäre (Imshenetsky et al. 1977) bis einige Kilometer in die Lithosphäre. Weiter im Erdinneren wird es zu heiß für jegliche Form irdischen Lebens (Kashefi et al. 2003).



3 Literatur



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  • Gutenberg B: Über die Konstitution des Erdinnern, erschlossen aus Erdbebenbeobachtungen. In: Physikalische Zeitschrift 14 (1913): 1217-1218
  • Imshenetsky AA, Lysenko SV, Kasakov GA, Ramkova NV: Resistance of stratospheric and mesospheric micro-organisms to extreme factors. In: Life Sci Space Res 15 (1977): 37-39
  • Ярилов AA: Педология, как самостоятельная естественнонаучная дисциплина о земле. Юрьев, 1905
  • Kashefi K, Lovley DR: Extending the Upper Temperature Limit for Life. In: Science. 301 (2003), S. 934
  • Kelbert A, Schultz A, Egbert G: Global electromagnetic induction constraints on transition-zone water content variations. In: Nature. 460 (2009): 1003-1006
  • Lehmann I: P' . In: Publications du Bureau Central Séismologique International A14 (1936): 87-115
  • Lossow S, Urban J, Schmidt H, Marsh DR, Gumbel J, Eriksson P, Murtagh D: Wintertime water vapor in the polar upper mesosphere and lower thermosphere: First satellite observations by Odin submillimeter radiometer. In: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 114 (2009): D10304
  • Suess E: Die Entstehung der Alpen. Wien, 1875: 158-160
  • Teilhard de Chardin P: L'Hominisation. In: La Vision du Passé. Paris, 1957: 80
  • Vernadsky VI: La Géochimie. Paris, 1924
  • Washington HS: The chemical composition of the earth. In: America Journal of Science 9 (1925): 351-378
  • Wilkins J: A Discovery of a New World. London, 1638: 103
Iceberg Ilulissat.jpg
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Nordsee Wellen.JPG
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Nordsee, Dänemark, Wellen