Kontinentalverschiebung, Magnetfeld der Erde, Erdoberfläche

Oberfläche und Struktur der Erde

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1. Vorbemerkung
I
m Fluid einer rotierenden Kugel (siehe Seite " Strukturen im Fluid einer rotierenden Kugel „) entstehen drehzahlabhängige Wellenstrukturen. Bei der Anwesenheit eine Störkörpers in der Kugel entstehen ein Störbereich,  ein ungestörter Bereich und  eine Übergangszone. Im ungestörten Bereich gelten die Gesetzmäßigkeiten der ungestörten Kugel. Die Bilder der Oberflächen der Gasplaneten als auch der Erde haben große Ähnlichkeit mit den in den Versuchen erzeugten Bildern. Man findet 18 Streifenstrukturen, die parallel zum Äquator verlaufen. Die Ähnlichkeit mit den Versuchen ist aber nur visuell vorhanden. Ähnlichkeit im Sinne der Strömungslehre wird durch die Reynoldszahl bestimmt. Diese beträgt für den flüssigen Erdkern Re= 2*10^12 und für die Erdkugel 10^8. Im Labor wurden bisher nur Werte für  Re bis 5*10^6 erreicht. Bei der rotierenden Kugel kann die Reynoldszahl nur Aussagen über die Strömung in den Wellenstrukturen ermöglichen. Für die Erde kommt erschwerend hinzu, dass die Zähigkeit im Erdmantel in radialer Richtung nicht konstant ist. Weil die Herausbildung der Wellenstrukturen von den stofflichen Eigenschaften des Fluiden wahrscheinlich unabhängig ist (was noch zu beweisen ist), reicht für Ähnlichkeitsaussagen das Produkt aus Drehzahl und Durchmesser aus. Für dieses Produkt erhält man für die Erde einen Wert  von 146. Ein solcher Wert ist unter Laborbedingungen nicht zu erreichen. Trotz dieser Einschränkungen ist es wegen der großen visuellen Ähnlichkeit gerechtfertigt, aus den Versuchsergebnissen Schlussfolgerungen für die Erde abzuleiten.

Wellenstrukturen hat bereits Piotrowski für die Oberfläche der Erde vorgeschlagen (zitiert von Drujanow /1/). Piotrowski kam aus der statistischen Analyse von Reliefformen der Erdoberfläche zu folgenden Ergebnissen:   

  •   Bei den Abmessungen der Reliefformen tritt in den Größenverhältnissen der Faktor  "3" am häufigsten auf. "Die Formen des Erdreliefs basieren auf Wellenprozessen".                                                                            
  • "...dass die Erde...auf der Grundlage eines einheitlichen Gesetzes aufgebaut ist, dem Wellenprozess zugrunde liegen". Piotrowski nimmt Oberflächenwellen als auch "Wellen  aus der Tiefe der Erdkugel" an und spricht von" erstarrten Wellen".

Reliefformen wie Dünen bilden sich durch Luftströmungen. Die geologischen Strukturen der Erdkugel entstehen durch drehzahlinduzierte Wellenstrukturen, für deren Größenverhältnisse der Faktor "3" ebenfalls eine dominierende Rolle spielt. Können Dünen von Wellenstrukturen verursacht sein? Wellenstrukturen können keine unmittelbaren Kräfte auf ein fluides Medium ausüben. Aber sie geben die Form vor, innerhalb der sich Strömungen bewegen können und so die Wellenstruktur sichtbar machen. Damit hat Piotrowski recht, wenn er für die kleineren und großen Oberflächenformen der Erde die gleichen Ursachen annimmt. Diese Ursachen sind aber nicht Wellen sondern Wellenstrukturen. Piotrowski hat mit „ erstarrten Wellen“ den Begriff der Wellenstruktur vorweggenommen.    

 2. Versuche mit einem großen Störkörper 

Auf der Seite Strukturen im Fluid einer rotierenden Kugel wurden Versuche mit einem Störkörper von 100 mm in einer Kugel von 200 mm beschrieben. Die folgenden Versuche sollten die geometrischen Verhältnisse im Erdkörper wiedergeben: Kugeldurchmesser 194mm; Störkörper: Kugel 100 mm.Um der Reynoldszahl der Erde nahe zu kommen, wurden überwiegend hohe Drehzahlen gewählt.

 












Bild 1 (Die Drehzahlen der unteren Bilderreihe sind :126; 133; 134 /min)









Das wichtigste Ergebnis dieser Versuche sind senkrechte Strukturen (Bild 1) direkt auf dem Zylinder, der sich am Störkörper befindet (sichtbar sind 6 Strukturen) bei Drehzahlen 47,1 ; 48 ; 58; 133; 134  und in der Übergangszone 16 bis 18 Strukturen bei Drehzahlen von 61; 100; 126. Diese senkrechten Strukturen wurden bei anderen Versuchen noch nicht beobachtet und sind möglicherweise eine Besonderheit des Durchmesserverhältnisses dieser Versuchsanordnung. Sie geben auch eine Erklärung für die senkrechten Strukturen auf der Erdoberfläche, die bei anderen Planeten nicht auftreten.

Die Streifen in der Übergangszone sind Drehstrukturen, was aber nur bei der Drehzahl von 95/min zweifelsfrei zu erkennen ist (Bild 2). Ob die Strukturen, die sich direkt auf dem Zylinder an der Grenze der Störzone befinden, Drehstrukturen sind, kann noch nicht entschieden werden.

Bild 2  Übergangszone

In der Störzone befinden sich überwiegend Zylinderstrukturen (Bild 3). Leider ist bei dieser Versuchsanordnung der untere Teil der Kugel für das Einspritzen von Farbe nicht zugänglich. 

Bild 3 Störzone                                         

Bei 95 /minsieht man sehr deutlich senkrechte Drehstrukturen. Am Pol ist innerhalb der Störzone eine quer verlaufende Struktur vorhanden. Eine ähnliche Formation gibt es  auch auf der Nordhalbkugel der Erde (Gakkel-Rücken).

3. Struktur der Erde                   

Für das Innere der Erde wurde  eine Schalenstruktur  nachgewiesen. Alle Versuche mit der rotierenden Kugel zeigen aber Zylinderstrukturen. Dieser Widerspruch klärt sich, weil das Erdinnere mehrere nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten enthält, die durch Phasengrenzen getrennt sind  und so die Schalenstruktur erzeugen. Die Geometrie der Schalenstruktur ergibt sich dabei aus dem Volumenverhältnis der Phasen und hat mit den Wellenstrukturen nichts zu tun. Jede Kugelschale ist für die darüber liegende Schale ein Störkörper mit einem Störbereich, Übergangsbereich und ungestörtem Bereich Das folgende Bild  4 zeigt das Innere der Erde. Die Bereiche  C, D2 und F sind mit den Übergangsbereichen, die von den Wellenstrukturen erzeugt werden, gleich gesetzt worden. Der Übergangsbereich C müsste auch auf der Erdoberfläche eine horizontale Struktur etwa beim 20-zigsten Breitengrad (genauer Wert 19,8°) erzeugen. Eine solche Struktur ist aber auf beiden Kugelhälften nicht feststellbar. Aus diesem Grunde ist es wahrscheinlich, dass der obere und der untere Erdmantel eine gemeinsame Phase sind (Bild 5).

 Bild 4








Bild 5











Der Wegfall der Phasengrenze ermöglicht einen ungestörten Bereich, der sich auf der Oberfläche zwischen den 55-zigsten Breitengraden erstreckt. Er ist auf der Südhalkugel als horizontale Struktur zu finden, die an der Spitze von Feuerland beginnt und in östliche Richtung verläuft.  Innerhalb der 55-Grad-Zone befinden sich alle äquatorparallelen Strukturen. Strukturen, die parallel zur Erddachse verlaufen, beginnen etwa beim 68-zigsten Breitengrad. Die achsparallelen Strukturen sind die Folge von Drehstrukturen( Bild 30). Diese Drehstrukturen konnten in der gestörten Kugel noch nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden. Oberhalb des 55-zigsten Breitengrades beginnt der Störbereich. Für diesen Bereich gibt es noch keine Versuchsergebnisse. 

Die Erde hat im Gegensatz zu den Gasplaneten eine feste Oberfläche. Zwischen der Oberfläche und den Wellenstrukturen des Fluides entstehen  Wechselwirkungen, die sich als Struktur auf der Erdoberfläche dort besonders abbilden, wo die Erdkruste dünn ist. Auf der Oberfläche des mittelozeanischen Rückens ist die Wirkung dieser Wechselwirkungen besonders deutlich sichtbar. Unter der Oberfläche entsteht durch die zwischen den Streifenstrukturen vorhandene Strömung Reibung, eine Grenzschichtströmung und Grenzflächenstrukturen, die auch im Experiment als Oberflächenstrukturen beobachtet wurden  Diese Reibung zwischen der festen Oberfläche und der Strömung des flüssigen Erdmaterials erzeugt eine Bewegung der festen Erdoberfläche und ist die Ursache der Kontinentalverschiebung. Diese Bewegung hat drei Komponenten :

• Eine starke Komponente in äquatorialer Richtung. Diese Komponente ist beim Jupiter als schnelle Hauptströmung gut zu erkennen und wurde für den Jupiter  als eine Folge der Abbremsung der pol nahen Strukturen durch des Magnetfeldes gedeutet. Sie erzeugt auch auf der Erdoberfläche eine seitliche Verschiebung der Streifenstrukturen, weil die Strömungsgeschwindigkeit wegen Unterschieden in der Radialgeschwindigkeit zwischen den Streifenstrukturen sich sehr stark unterscheiden (siehe auch PIAO 3453,Jupiter). Dieses Phänomen tritt am mittelozeanischen Rücken im Atlantik deutlich in Erscheinung. Außerdem entsteht ein Moment an den Platten, das ihre Drehung bewirken kann.

• Eine schwächere Komponente in Richtung der Pole. Diese Komponente ist in den Jupiterbildern aus der Strömungsrichtung  abzuleiten.                                                                

• Eine dritte Komponente, die entsteht, weil die Strömung eine Zirkulation sein muss. Auf Bild 7 sind Grenzflächenstrukturen zu sehen, die mit suspendiertem Pulver erhalten wurden.

Bild 7 Oberflächenstruktur am Pol, ungestörte Kugel 175 mm, Drehzahl unbekannt

Auf  Bild 7 konnten erstmalig Polstrukturen sichtbar gemacht werden. Die vom Pol radial weglaufenden Linien sind auf der Erdoberfläche als senkrechte Strukturen (z.B. Ural, Tiefseegräben) vorhanden. Diese senkrechten Strukturen markieren auf der Erdoberfläche Plattengrenzen und Stellen hoher tektonischer Aktivität. Die Ursache der Verschiebung der Platten parallel zum Äquator ist aber die darunter befindliche Strömung des flüssigen Erdinneren. Die zweite Ursache der polwärts gerichteten Kontinentalbewegung ist eine Verlagerung der Streifenstrukturen (Oberflächenstrukturen!), die im Experiment bei Drehzahlverminderung immer auftritt..Unsere Erde hat sich in früheren Zeiten schneller gedreht. Genaue Messungen der Rotationsdauer der Erde ergaben, dass sich die Länge eines Tages pro Jahrhundert um 0,001 Sekunden  vergrößert.  (Spektrum der Wissenschaft  10/07 s.36 ,gekürztes Zitat)


Bild 8 Längststrukturen








Die auf  Bild 8 sichtbaren Längsstreifen sind häufig beobachtet worden. Man findet ähnliche Strukturen auf der Erde unterhalb des Äquators südlich des Kongobeckens und des Amazonas.

Die Kontinentalbewegung erzeugt auf der Erdoberfläche eine Reihe von Hauptstrukturen, die parallel zur Erdachse (Tiefseegräben, Grabenbruchsysteme) oder parallel zum Äquator verlaufen (Tabelle 1). Besonders der Ural und einige Tiefseegräben verlaufen fast wie mit dem Lineal gezogen in  Nord - Süd-Richtung. Strukturen, die parallel zur Achse verlaufen sind auch im Versuch nachgewiesen:                                                               Im Versuch zeigten sich die oberflächennahen Strukturen als flache Gebilde. Mit der Entstehung der Tiefseegräben können sie nicht zusammenhängen. Solche gewaltigen Materialtransporte sind nur durch großräumige, tief reichende Strömungen möglich.

Tabelle 1 











Bild 9  Drehzahl 150 (Kugel mit äußerem Störkörper)





Den indirekten Nachweis für senkrechte Wirbel liefert Bild 9. Zwischen den Wellenstrukturen sind vier  nicht eingefärbte Gebiete zu erkennen, die genug Raum für vier groß Wirbel haben. Die dazu gehörigen Wellenstrukturen müssen sich innerhalb der Wirbel befinden. Die Wirbel selbst und das von ihnen transportierte Material gehören zu einer gemeinsamen Struktur, die die Erdoberfläche mit umfassen muss. Eine zusätzliche Bewegung in diesem Raum ist die polwärts gerichtete Komponente der Kontinentaldrift. Sie entsteht als Folge der Verlagerung der Wellenebenen in äquatorialer Richtung, die eine Gegenbewegung in Richtung der Pole in der Erdoberfläche( Oberflächenstrukturen) nach sich zieht. Bild 10 zeigt die äquatoriale Verlagerung in einer 6-Liter-Kugel.

Bild 10 Verschiebung von Querstrukturen infolg Drehzahländerung

Ähnlich wie bei den Gasplaneten gibt es auf der Erdoberfläche unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten. Der mittelozeanische Rücken hat zahlreiche Querstrukturen, die zu großen Teil seitlich gegeneinander versetzt sind. Sie zeigen weiterhin, dass die experimentell gefundene Rastereinteilung von 1/18D auch für die Erde viel zu grob ist.
Auch Meteoriteneinschläge können zur Kontinentalverschiebung beitragen. Große Meteoriten haben genügend Energie, um die Erdoberfläche gegenüber dem Erdinneren zu beschleunigen, zu verzögern oder die Drehachse zu verschieben. Das belegen zahlreiche Tiefseestrukturen (Nordpazifik). Sie sind zueinander streng parallel angeordnet aber gegenüber dem Äquator deutlich geneigt.  
Ursachen der Kontinentalverschiebung :

  • Änderung der Rotationsdauer
  • Verschiebung der Erdachse
  • Schwankungen im Magnetfeld der Sonne( siehe: Der Geodynamo)

Auch unter der Erdoberfläche könnten ähnliche Gebilde wie der rote Fleck befinden - Hot Spots /Plumes-. Die  Wanderung der Hot Spots könnte durch die Unterschiede in der Drehzahl zwischen Erdoberfläche und dem Erdinneren und den unterschiedlichen Drehachsen entstehen (Superrotation /3/

Nur der feste Erdkern hat eine andere Drehachse. Damit hat erhalten die Felder  im flüssigen Erdkern und die festen Erdkern und im Übergangsbereich entstehenden Felder eine unterschiedliche Richtung. Das resultierende Feld ergibt die Magnetpole. Nimmt man die zweite Möglichkeit als richtig an, ergibt sich folgendes Bild: Der feste Erdkern verfügt über eine eigene Drehachse. Er ist ein selbständiger Kreisel mit einer eigenen Präzession. Weil er durch den Übergangsbereich vom flüssigen Erdkern getrennt ist, ist die Reibung infolge der Relativbewegung zwischen beiden sehr gering oder nicht vorhanden. Die NASA-Bilder vom Jupiter lehren uns, dass dabei sogar stark unterschiedliche Drehzahlen möglich sind. Wegen der fehlenden Reibung ist der feste Erdkern im flüssigen Erdkern frei beweglich. Der für Kippbewegungen erforderliche Energiebedarf ist sehr gering oder gleich Null. Die Ursachen für die Kippbewegungen können die Präzession des Kreisels und die Wechselwirkungen mit den umgebenden Magnetfeldern sein. Beim Kippen der Achse über einen Winkel von mehr als 90° wandern die Pole über den Äquator; die Richtung des Magnetfeldes hat sich umgekehrt. Die Stärke des resultierenden Feldes ist dabei von der Richtung der einzelnen Felder abhängig. und kann bei entgegen gesetzter Richtung merklich geschwächt werden. Weil alle Induktionsvorgänge von der Sonne abhängen, sollte eine Abhängigkeit der Polwanderung von der Sonnenaktivität vorhanden sein. Die im Ergebnis der Induktionen entstehenden elektrischen Ströme werden durch den ohmschen Widerstand in Wärme umgewandelt und liefern einen Beitrag zum Erdwärmestrom. Die Sonne hat damit über ihr Magnetfeld erheblichen Einfluss auf die Wärmebilanz der Erde, weil sie direkt den Wärmeumsatz durch die elektrischen Ströme bestimmt. Damit hat sie unmittelbar Einfluss auf alle Vorgänge im Inneren der Erde und der damit verbundenen Phänomene wie Vulkanismus und Kontinentalverschiebung. Die Sonne ist über ihr Magnetfeld der Motor der Erde. Alle zyklischen Vorgänge in der Sonne müssen sich in der geologischen Geschichte der Erde abbilden. Drujanow (9) zitiert Malinowski nach dessen Hypothese "sich die Stellung des Sonnensystems in der Galaxis auf die Winkelgeschwindigkeit der Erde  und so auf die geologischen Prozesse unseres Planeten auswirkt" (Zitat etwas gekürzt). Malinowski behauptet, dass sich wichtige geologische Prozess im Einklang mit dem galaktischen Jahr vollziehen. Auch kürzere Sonnenzyklen sollten sich in den geologischen Ereignissen der Erde widerspiegeln. Wenn Malinowski recht hat, liegen die wirklichen Ursachen für die Kontinentaldrift irgendwo in der Tiefe des unendlichen Universums, weil Alles mit Allem zusammenhängt.  

4. Nachweis der Wellenstrukturen

Unter Verwendung der Piotrowskifolge und den Verdoppelungsfolgen (Wellenstrukturen im Fluid einer rotierenden Kugel ) kann man für den Erddurchmesser die  möglichen Wellenlängen berechnen.

Tabelle 2




















Ein ähnliches Schema lässt sich auch für die möglichen Frequenzen  mit Hilfe des Wellenprodukts W=3,25*10^-3 berechnen :

Tabelle 3











Zürn/Widmer (4) haben Frequenzen von Erdschwingungen gemessen.Die Messergebnisse stimmen mit geringen Abweichungen mit den berechneten überein :

Tabelle 4


















Für einige Werte wurde keine Übereinstimmung gefunden. Aus den Messwerten und den berechneten Wellenlängen (obiges Schema) wurde das Wellenprodukt W mit 0,00325 m/s berechnet. Dieser Wert aus den Messungen stimmt mit dem mit der Laborkugel ermittelten Wert (W=0,00323 m/s) gut überein.

Die Existenz von Wellenstrukturen in der Erdkugel ist mit diesen Messwerten bestätigt.

Die Streuung der Messwerte muss kein Messfehler sein. Beobachtungen im Versuch und auf der Erdoberfläche zeigen,dass die Wellenlängen innerhalb einer Struktur erheblich streuen können. Besonders deutlich kann man das bei den Längststrukturen auf der Erdoberfläche erkennen. So wie die Wellenlängen müssen auch die Werte für die Frequenz streuen ,



Literatur                                                                                                                                

1/  Drujanow  Rätselhafte Biographie der Erde, Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1984

2/ U.Christensen /A.Tilgner/Der Geodynamo/Internet)   Internet
(3) www. .columbia.edu Photojournal       

(4)  W. Zürn / Rudolf Widmer-Schnidrig Physik Journal 1 (2002) Nr.10