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Eiszeiten

 

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Die Eiszeiten sind Perioden der Erdgeschichte, in denen die Atmosphäre und die Ozeane abkühlten. Die letzte Eiszeit begann vor etwa 1,6 Millionen Jahren, mit dem Beginn des Quartärs. Obwohl sich die kontinentalen Eismassen vor etwa 10 000 Jahren – also gegen Ende des Pleistozäns – aus Nordamerika und Europa zurückzogen, gehen viele Wissenschaftler davon aus, dass die Eiszeit noch nicht vorüber ist, wir also nur in einer Zwischeneiszeit leben.

Seit der Zeit des frühesten nachgewiesenen Lebens auf der Erde (vor etwa 3,6 Milliarden Jahren) betrug die Durchschnittstemperatur des Planeten etwa 20 °C mit einem Schwankungsbereich von etwa 5 °C. Über 90 Prozent dieser Zeit war die Erde eisfrei; ausgedehnte Gletscher gab es nur in Hochgebirgen. Eiszeiten treten etwa alle 150 Millionen Jahre auf und dauern einige Millionen Jahre.

 

Mögliche Ursachen

Die Ursache von Eiszeiten werden noch immer diskutiert. Eine Theorie, die aus einer Kombination und Weiterentwicklung älterer Theorien hervorgegangen ist, konnte in den letzten Jahren gut abgesichert werden. Sie stützt sich auf astronomische Beobachtungen der Galaxis. Die Erde und ihr Sonnensystem liegen asymmetrisch in einem Arm der Milchstraße. Die Galaxis dreht sich etwa alle 300 Millionen Jahre einmal um sich selbst, so dass sich das Sonnensystem durch dichtere und dünnere Bereiche interstellaren Staubs und durch wechselnde Schwere- und Magnetfelder bewegt. Dabei gibt es zwei störende Phasen, die bei jedem vollen Umlauf durchlaufen werden. Somit tritt alle 150 Millionen Jahre eine sehr schwache Änderung in der galaktischen Umgebung des Sonnensystems auf, die möglicherweise die Klimaänderung auf der Erde bewirkt.

Diese Einflüsse werden durch geologische Prozesse verstärkt. Der quartären Eiszeit gingen folgenreiche Veränderungen in der Verteilung von Land und Meer voraus: Bis ins Tertiär, also bis vor etwa 65 Millionen Jahren, trennte eine warme äquatoriale See – das so genannte Tethysmeer – eine nördliche Landmasse (Laurasia) von einer südlichen (Gondwanaland) und verband die Ozeane. Afrika, das sich schon in der Trias von Südamerika getrennt hatte, driftete nordwärts und kollidierte nun mit Eurasien. Außerdem trennte sich Australien von der Antarktis, so dass eine kalte Meeresströmung die Erdkugel umkreisen konnte. Die äquatorialen Meeresverbindungen wurden durch Landmassen blockiert. Die Ozeane waren nun voneinander isoliert und nur in den polaren Breiten durch kalte Strömungen verbunden.

Das Eiszeitszenario dieser Theorie besteht also aus einer geringen äußeren Abkühlung durch die Rotation der Galaxis sowie einer für weitere Abkühlung günstigen geographisch-ozeanographischen Konstellation. Geringfügige Änderungen in der Erdumlaufbahn verstärkten möglicherweise diesen Prozess.

 

Wirkungen durch die Umlaufbahn

Innerhalb jeder Eiszeit gibt es Klimaschwankungen, die man als Glaziale und Interglaziale oder Kalt- und Warmzeiten bezeichnet. Diese eiszeitlichen Zyklen lassen gewisse, zum Teil komplizierte mathematische Regelmäßigkeiten erkennen, die der jugoslawische Wissenschaftler Milutin Milankoviç (1879-1958) berechnet hat. Er führte die Klimaschwankungen auf Schwankungen der Erdumlaufbahn und der Sonneneinstrahlung zurück. Zu diesen astronomischen Zyklen gehören der so genannte Exzentrizitätszyklus (die Abweichung von der fast kreisförmigen Bahn der Erde), die zyklische Änderung der Neigung der Äquatorialebene der Erde gegenüber ihrer Bahnebene und der Präzessionszyklus (Schwankungen in der Lage der Erdachse). Diese Einflüsse werden wiederum von der Verteilung von Land und Meer verstärkt. Die Nordhalbkugel ist in der gegenwärtigen Eiszeit vor allem von Kontinenten bedeckt, wodurch auch das Klima der Nordhalbkugel kontinental geprägt ist. Die Südhalbkugel ist dagegen größtenteils von Meeren bedeckt und besitzt daher ein maritimes Klima. Wären Land und Meer auf beiden Halbkugeln gleichförmig verteilt, würde der Präzessionseffekt kompensiert werden.

Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Berechnung der Zyklen durch Milankovitç die zeitliche Folge beim letzten glazialen/interglazialen Zyklus nicht vollständig erklärt. Einige Forscher halten andere Einflüsse, darunter die Rückkopplung von Änderungen in den Meeresströmungen, für gleichermaßen wichtig.

 

Ältere Eiszeiten

Die längste der alten Eiszeiten war vermutlich die permokarbonische, die vor etwa 300 Millionen Jahren begann und deren Spuren auf den Kontinenten der Südhalbkugel gefunden wurden. Noch früher – vor etwa 435 Millionen Jahren – dehnte sich eine riesige Eisdecke von Brasilien bis Nordafrika sowie über Jemen und Saudi-Arabien aus (wobei zu bedenken ist, dass die Kontinente damals anders verteilt waren). Paläomagnetische Messungen ergaben, dass der Südpol damals in Westafrika lag. Vor etwa 600 Millionen Jahren gab es noch eine weitere Eiszeit. Den Beweis für diese frühen Eiszeiten liefern so genannte Tillite, Gesteine, die sich aus glazialen Ablagerungen (Moränen) gebildet haben.

 

Christoph Barth