Erde, (Erd-)Elektrizität und Mensch


Wissenschaftlicher Aufsatz, 2012

17 Seiten


Leseprobe

Eberhard W. Eckert

Erde, (Erd-)Elektrizität und Mensch

Die Erde -elektrisch gesehen

Unser Planet Erde hat ein Alter von einigen Milliarden Jahren, als wahrscheinlicher Wert gilt etwa 4,5 Milliarden. Aus der Forschung ergeben sich überzeugende Beweise, daß sie bibelkonform „wüst und leer“ war, in den Termini der Astrophysik eine Verdichtung von Energie und Masse/Materie (siehe auch Einsteinformel), hoch elektrisch und radioaktiv, im wahrsten Sinne des Wortes funkensprühend. Es hat kosmischer Zeiträume bedurft, um diese radikale Elektrizität und Radioaktivität soweit zu dämpfen, daß Leben entstehen konnte. Interessanterweise scheint die Elektrizität bei der Entstehung organischer Moleküle und Stoffe eine Schlüsselrolle gespielt zu haben, wie die Versuche von Urey und Miller um 1953 belegen.

Die Erde als Himmelskörper ist, weit aus dem Weltraum gesehen, elektrisch eine Punktladung, deren momentane Größe beziffert werden kann. Nach neueren Erkenntnissen scheint sie in der Größenordnung 900000 C (900000 Coulomb) zu liegen. Allerdings wegen Atmosphäre und Interaktion mit dem Weltraum bei näherem Hinsehen eine recht komplizierte und weder räumlich noch zeitlich konstante Punktladung.

Was weit aus dem Weltraum gesehen als Punkt erscheint, entpuppt sich beim Näherkommen als ein eigener, höchst komplexer Kosmos. Beim Aufbau der Erde stößt man allenthalben auf Elektrizität. Die Humusschicht, unsere Lebensgrundlage, ist durch Ionen elektrisch leitend; die Erdkruste aus Sedimenten, sauren und basischen Erstarrungsgesteinen, durchsetzt von Wasser mit gelösten Teilchen/Ionen; darunter der Erdmantel mit ultrabasischen Silikaten; dann Nickeleisen, je nach Tiefe flüssig bis fest, und natürlich gut elektrisch leitend (Nickeleisen fest = Elektronenleitung, flüssig = Elektronen- und Ionenleitung). Das geoelektromagnetische Stromsystem im Erdinneren befindet sich unterhalb von 2900 km Tiefe an der Grenzschicht zwischen Erdmantel und Erdkern. Reibung zwischen den verschiedenen Erdschollen und –Schichten hat Reibungselektrizität zur Folge, an Diffusion zwischen verschiedenen Materialien sind ebenfalls elektrische Ladungen beteiligt.

Da über die Hälfte der Erdoberfläche von Ozeanen bedeckt ist, in denen sich nicht reines Wasser, sondern leibhaftige Elektrolyte befinden, stößt man dort auf beachtliche elektrische Leitfähigkeit. Dazu paßt, daß alle Fische gegen Elektrizität/elektrische Felder hoch empfindlich sind (der Grund, warum die Elektrofischerei strengen Vorschriften unterworfen ist) und Elektrizität auch konkret nutzen, sei es zu Ortung und Orientierung, sei es zum Beutefang oder zur Abwehr. Wellenbewegungen und Meeresströmungen bedeuten Bewegung eines elektrisch leitfähigen Materials/Mediums, wenn dies dabei von einem Magnetfeld durchsetzt wird, findet Induktion statt. Die gibt es -entsprechend dem Induktionsgesetz- auch bei ruhendem Meerwasser, aber zeitlich veränderlichen Magnetfeldern wie den magnetischen Stürmen von der Sonne mit ihren Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld. Die Folgeerscheinungen bei einem flüssigen Leiter mit positiven und negativen Ladungsträgern (Ionen) sind recht verwickelt.

Grenzschichten sind in Bezug auf elektrische Erscheinungen besonders interessant. Im Fall der Meere sind das neben der Wasseroberfläche insbesondere Meeresboden und Küsten; analog gilt das auch für andere Gewässer.

Daß die Erde auch ein (Erd-)Magnetfeld besitzt, ist allgemein bekannt. Nicht so sehr bekannt ist, daß es mit elektrischen Erscheinungen aus dem Weltraum, insbesondere unserer Sonne, verknüpft ist. Die elektrisch leitende Erdoberfläche wie auch Ozean-/Wasseroberflächen stehen in ständigem Austausch mit einem verhältnismäßig dünnen, die Erde umhüllenden Häutchen: Der Atmosphäre. Wenn man Erde und Atmosphäre im gleichen Maßstab zeichnet, wird das sehr deutlich. In einigen 100 km Höhe umgibt die Ionosphäre die Erde, praktisch auch als elektrischer Schutzmantel gegen Einflüsse aus dem Weltraum. Im Verbund mit dem Erdmagnetfeld führt das beispielsweise zur Erscheinung der Nordlichter. Im Raum zwischen Erde und Ionosphäre spielen sich z. B. Gewitter als Erzeuger von elektrischen Resonanzerscheinungen mit dem Ergebnis der bekannten Schumann-Wellen und Schumann-Frequenzen ab; oberhalb der Wolken und Gewitter gibt es elektrische Strahlströme/“Jetstreams“. Das luftelektrische Feld, das über Land bei durchschnittlichem ruhigen Schönwetter eine Feldstärke in der Größenordnung 130 V/m aufweist, sorgt für einen stetigen Ionenstrom durch die Luft in Richtung Erde.

Die Erde schiebt im Weltraum kein Dasein als „ruhige Kugel“. Aus ihrer Drehung und der Nutation der Erdachse ergeben sich zeitlich veränderliche Kräfte mit ebenso zeitlich veränderlichen elektrischen Folgen an „Erd-Endoelektrizität“. Analoges gilt auch für Kräfte aus dem Weltraum, allen voran Mond und Sonne. Elektrische Erscheinungen in Atmosphäre und Erde sind auch vom (Sonnen-)Licht abhängig, Funktechniker kennen den Begriff der „Nachtreichweite“. Da also fortwährend unzählige elektrische Erscheinungen mit, an und in der Erde stattfinden, werden sie sich in der Summe als Elektrisches Erdrauschen darstellen. Rauschen ist innerhalb der Nachrichtentechnik ein ebenso umfangreiches wie kompliziertes Sachgebiet.

Im Zuge der sich seit knapp 100 Jahren rasant entwickelnden Funktechnik wurden zahllose Grundlagenforschungen und Messungen durchgeführt. Neben der elektrischen Leitfähigkeit sind Dielektrizitätszahl und Permeabilitätswert Schlüsselcharakteristika von Stoffen und für die Erde (natürlich auch Luft und Wasser). Da zeigen sich große Unterschiede, und zusätzlich ist die Frequenz mitentscheidend, ob Materie Isolator, Halbleiter oder Leiter für eine Welle ist. Schon im Jahr 1907 hat Zenneck die Ausbreitung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen über die Erde mathematisch-elektrisch beschrieben (Zenneck´sche Oberflächenwelle). Später wurde erkannt, daß ein Hochfrequenzsender Bodenwelle und Raumwelle erzeugt, die wellenlängenabhängig für Reichweiten, Schwunderscheinungen, Interferenzen zuständig sind. Das Verhältnis von Permeabilitäts- und Dielektrizitätszahl (die beide nicht konstant sein müssen und Tensor-Eigenschaften aufweisen können) bestimmt die Stoffeigenschaften von Erde, Luft, Wasser bezüglich hochfrequenter elektromagnetischer Felder, Wellen und Impulse, bestimmt die Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeiten.

Der Mond und die Erde -elektrisch gesehen

Der Mond hat einen Durchmesser von 3476 km, der 3,66-fach kleiner ist als jener der Erde. Bei einer maßstäblichen Darstellung von Mond und Erde mit einer Entfernung von rund 384000 km ergeben sich Kugeln mit elektrischen Ladungen, die ein elektrisches Feld zwischen sich aufspannen. Auf beide wirkt der große Energielieferant Sonne ein. Eine stehende Welle zwischen beiden Himmelskörpern hätte die Frequenz 0,78 Hz, d. h. etwa ein Zehntel der Schumann -Frequenz. Diese 0,78 Hz bedeuten auf die Minute umgerechnet 77 Impulse; das hat große Ähnlichkeit mit dem menschlichen Puls bei innerer Erregung bestimmter Art, Somnambulismus. Nach Otto Hauswirth /Wien gehört ein Puls im Bereich von 77/min zu übererregtem Vagus, wobei der Sympathikus übererregt/normal/untererregt sein kann (Amphohypertonie/obere dekompensierte Vagotonie/dekompensierte Vagotonie). Wenn das Ruheoxidationsintegral (ROI) zwischen +10 und +30% liegt, ist das eine weitere Bestätigung dafür. Ebenso entsprechende Meßwerte mit Bioimpedanzmessungen, insbesondere dem System „Erfassung des menschlichen Gesamtzustandes“. Eine der irdischen Schumann -Frequenz entsprechende Oberflächenwelle rund um den Mond läge bei etwa 27,5 Hz (das wiederum liegt im Bereich der Längstwellen/ELF für irdische militärische Nutzung).

Elektrische Erscheinungen auf dem atmosphärenlosen Mond sind durch große Temperaturunterschiede zwischen sonnenbestrahltem Teil und dem kalten Teil zu erwarten (Diffusion, mechanische Spannungen); außerdem wirkt er als (Kugel-)Reflektor für sichtbare und unsichtbare elektromagnetische Strahlung der Sonne. Darüber hinaus zieht er Weltraumstaub an. Wie soll man elektrische Verbindungen zu Mondmasse nennen ? Bei der Landung der ersten Menschen auf dem Mond wurden elektrische Geräte installiert, von denen man vermuten darf, daß sie eine ordentliche elektrische Verbindung zur Mondmasse erhielten. „Erden“ paßt wohl nicht, „Monden“ klingt gewöhnungsbedürftig.

Sonne, Mond und Erde -elektrisch gesehen

Unser Lebensspender Sonne ist ein gigantischer Kernreaktor mit einem Durchmesser von ca. 1,4 Millionen Kilometern. Wegen der hohen Temperaturen müssen dort alle Bestandteile vollständig ionisiert sein. Deshalb toben dort atomare und elektrische Prozesse mit extremer Geschwindigkeit. Eine der irdischen Schumann -Frequenz entsprechende Umfangswelle läge dort bei etwa 0,7 Hz plus den entsprechenden Oberwellen. Die mittlere Entfernung Erde-Sonne liegt bei 149,67 mal 10 hoch 6 km. Die Sonne mit ihren gewaltigen elektrischen Aktivitäten beeinflußt in vielfältiger Weise die Erde. Eine stehende Welle zwischen Sonne und Erde muß eine Frequenz von 2 mHz aufweisen, mit entsprechendem Oberwellenspektrum dazu. Der von der Sonne beschienene Mond beeinflußt/“moduliert“ dieses Wellenspektrum, ganz besonders an den Gebieten auf der Erde, wo Sonne, Mond und Erde auf einer Linie liegen. Auch wenn der Mond an seiner Oberfläche keine elektrisch leitende Humusschicht besitzt, gibt es dort Effekte, die man auf der Erde etwa in „Dielektrischen Antennen“ ausnutzt.

Gegenüber der Sonne laufen auf dem praktisch atmosphärenlosen Mond physikalische und chemische Veränderungsprozesse außerordentlich langsam ab.

Auf der Erde hat sich mit dem Leben allgemein ein riesiges Mosaik an moderaten chemischen Prozessen (=letztlich elektrischen Vorgängen) aufgebaut, die Bezeichnungen tragen wie Bodenchemie und –physik, organische Chemie, Pflanzenphysiologie, Biochemie, schließlich Stoffwechsel, klinische Chemie usw.

Das Dreikörperproblem der Himmelsmechanik sucht nach einer Lösung für den Bahnverlauf dreier Körper unter dem Einfluß der Gravitation. Hunderte Jahre lang hat es kluge Köpfe beschäftigt. Man darf sicher sein, daß etwas Analoges für die gegenseitigen elektrischen Einflüsse besteht. Ein ganz besonderer Fall tritt auf, wenn Sonne, Mond und Erde auf einer Linie liegen. An den betreffenden Küsten gibt es dann Springflut, und auch in elektrischer Hinsicht ergeben sich besondere Verhältnisse.

Energie und Information

Sonnenlicht in sichtbaren und unsichtbaren Bereichen zeigt sich in nüchterner wissenschaftlicher Betrachtung als ein bestimmtes Spektrum an elektromagnetischen Feldern, Wellen und Impulsen, mit verschiedenen Amplituden, das zeitlich variiert. Der jeweilige momentane Energieinhalt lässt sich erfassen/berechnen. Sowohl im Energieinhalt, z. B. in den Amplituden als auch in den zeitlichen Änderungen und sonstigen Parametern steckt aber auch Information. Einen Teil konnten Forscher bis heute entschlüsseln, der unbekannte Teil bleibt Gegenstand weiterer Forschung und wird immer neue Erkenntnisse liefern. Das gilt nicht nur für unser Sonnensystem, sondern (auf sehr viel geringerem Energieniveau) auch für den Mond sowie für den gesamten Weltraum. Die erst im vergangenen Jahrhundert maßgeblich von Deutschen entwickelte Raumfahrt leistet zu neuen Erkenntnissen große Beiträge.

Von der Erde getrennt, sind Raumfahrzeuge jeglicher Art auf Energie und Information/Nachrichtenverbindung mit der Erde angewiesen. Energie erhalten sie zeitlich begrenzt aus von der Erde mitgebrachten Energiespeichern wie Batterien, Atomreaktoren, Treibstoffen, chemischen/elektrochemischen Reaktionen u. a.; zeitlich unbegrenzt aus photoelektrischen Bauelementen, welche die Strahlungsenergie von Gestirnen wie der Sonne in Elektrizität umwandeln. Damit eine Raumfahrtmission sinnvoll wird, ist eine Energie erfordernde Informations-/Nachrichtenverbindung unabdingbar. Sei es um Befehle zum Raumfahrzeug zu senden, sei es um Ergebnisse von Raumfahrzeug-Sensoren zur Erde zurückzumelden, sei es um eine erdumspannende Navigation (z. B. GPS, GLONASS) oder Kommunikation (Nachrichten-/Fernmeldesatelliten) zu ermöglichen.

Einige Einzelheiten zur elektrischen Leitfähigkeit der Erde

Nutzbarer, fruchtbarer Boden entsteht durch physikalische bzw. chemische bzw. biologische Verwitterung. Chemische Verwitterung ist zurückzuführen auf Wasser und wäßrige Lösungen von Sauerstoff, Salzen und Säuren. Von großer Bedeutung ist die Hydrolyse als Umsetzung von Salz mit Ionen des Wassers.

Fruchtbarer Humus wird gebildet durch unvollständige Zersetzung organischer Reste, er zeigt sich als dunkle, kolloidale Substanz. Die Bodenreaktion wird als der chemische Zustand eines Bodens mit einem „elektrischen“ Maß beurteilt, dem pH-Wert. Neutralböden haben einen pH-Wert im Bereich 6,5 … 7,4; saure Böden liegen unter 6,5; alkalische Böden über 7,4. Als Hydratation wird die Anziehung und Bindung von Wassermolekülen durch/an Ionen, Moleküle, Kolloide bezeichnet. Die im Boden vorkommenden Kationen wie Na+, Ca++, Mg++, K+ sind verschieden stark hydratisiert und deshalb ungleich fest an die Bodenkolloide gebunden. So etwas findet auch im menschlichen Körper statt. In diesem Zusammenhang darf der Begriff „Hygroskopisches Wasser“ erwähnt werden, das ist derjenige Wasseranteil, der gerade zur Benetzung aller Oberflächen im Boden ausreicht; Kulturpflanzen kommen an ihn nicht heran !

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Details

Titel
Erde, (Erd-)Elektrizität und Mensch
Veranstaltung
-
Autor
Jahr
2012
Seiten
17
Katalognummer
V189926
ISBN (eBook)
9783656143024
ISBN (Buch)
9783656143734
Dateigröße
450 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Interdisziplinär
Schlagworte
erde, erd-, elektrizität, mensch
Arbeit zitieren
Dipl.-Ing. Eberhard W. Eckert (Autor), 2012, Erde, (Erd-)Elektrizität und Mensch, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/189926

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