1. P r o l o g. Vom Ursprung bis zum Wasser auf der Erde 1-0

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1 1. P r o l o g Vom Ursprung bis zum Wasser auf der Erde 1 1-0

2 1.1 Der Urknall 2 Populäres Bild des Urknalls und der Evolution ursprünglicher Feuerball physikalische Gesetze des Urknalls sind nicht verstanden Strahlungs - oder Licht - Aera heutiges Alter des Universums : Milliarden Jahre Abkühlung und Expansion Es existieren nur Elementar - teilchen, z. B. Protonen (p), Neutronen (n) und Elektronen (e) Bildung von Wasserstoff (H und H 2 ) sowie Helium (He)

3 Bemerkungen zur Theorie des Urknalls Aus : Evidence for the Big Bang By Björn Feuerbacher and Ryan Scranton Bemerkungen zur Figur auf p. 3 : Im Gegensatz zur allgemeinen Meinung ist die Theorie des Urknalls oder die Big Bang Theory (BBT) keine Theorie über den Ursprung des Universums. Sie beschreibt nur die zeitliche Entwicklung des Universums. Dieser Prozess wird oft als kosmische Evolution oder als kosmologische Evolution bezeichnet. Die BBT sagt nichts über den Ursprung des Universums aus. Sie befasst sich vielmehr mit der Entwicklung des Universums in Abhängigkeit der Zeit. Die BBT impliziert nicht, dass das Universum jemals punktförmig war. Der Ursprung des Universums bestand nicht in der Explosion von Materie in den bereits bestehenden Raum. Der berühmte Kosmologe P.J.E. Peebles fasste diesen Sachverhalt im Scientific America vom Januar 2001 folgendermassen knapp zusammen : Die Tatsache, dass das Universum expandiert und sich abkühlt ist der wesentliche Inhalt der Big Bang Theorie. Man beachte, dass ich nichts über eine Explosion gesagt habe die Theorie des Big Bang beschreibt wie sich das Universum entwickelt, nicht wie es entstand. Der Kosmologe Rudolf Kippenhahn schreibt in seinem Buch Kosmologie für die Westentasche : Es existiert auch der weitverbreitete falsche Glaube, dass gemäss dem Gesetz von Hubble, der Big Bang an einer bestimmten Stelle des Universums begann. Zum Beispiel folgendermassen : In einem bestimmten Punkt entstand eine Explosion, und von diesem Punkt breitete sich eine Explosionswelle in den leeren Raum aus, so wie eine Explosion auf der Erde, wobei sich die in ihr enthaltene Materie bei der Ausbreitung in grössere Flächen zunehmend verdünnt. Nein, Das Gesetz von Hubble sagt nur, dass zu einer früheren Zeit die Materie überall dichter war, und dass die Dichte im Laufe der Zeit abnimmt, da sich alles von sich selbst entfernt. In einer Fussnote fügt er hinzu : In populärwissenschaftlichen Darstellungen wird impliziert, dass am Anfang das Universums nur so gross wie ein Apfel oder eine Erbse war. Was dabei gemeint wird, bezieht sich im allgemeinen auf die Epoche, in welcher nicht das ganze Universum sondern nur der Teil des Universums, welcher heute sichtbar ist, diese Gestalt hatte. 4 Evidenz für den Urknall : Die von Hubble beobachtete Expansion des Universums Umkehrung der Expansion : Dichte und Temperatur nehmen rapide zu! Urknall erzeugte Strahlungsblitz ; von Gamov vorausge - sagt ; diesen beobachtet man heute als kosmische Hintergrund - Strahlung (3 K - Strahlung) im Mikrowellen Gebiet. Die primäre Verteilung der leichtesten Elemente, Wasserstoff (H) und Helium (He), in den ältesten Sternen deuten auf einen heissen Urzustand des Kosmos hin : Das beobachtete Verhältnis von He zu H entspricht nämlich jenem, das die Theorie vom Urknall als Ergebnis der thermonuklearen Reaktionen in den ersten drei Minuten vorhersagt

4 1. 2 Galaxien, Sterne und Planeten 6 Die Andromeda - Galaxie Die Andromeda - Galaxie ist die von unserer Michstrassen - Galaxie nächste grössere Nachbargalaxie ; sie enthält Milliarden von Sternen. Die Entfernung zwischen diesen beiden Galaxien ist mit 2.4 bis 2.7 Millionen Lichtjahren unvorstellbar gross (ca. 25 Trillionen km)

5 Evolution der Sterne - 1 In den heissen Kernen der Sterne, wie z. B. in unserer Sonne, werden durch Kernverschmelzungen riesige Energiemengen erzeugt. In den Kernen ist der Druck und die Temperatur so hoch, dass die Wasserstoff - Atome (H) verschmelzen und Helium (He) bilden. Da die Masse eines He Atoms kleiner ist als jene der Protonen und Neutronen, aus denen sie entstehen, wird gemäss der Einsteinschen Beziehung E = Dm c 2 eine riesige Energie E freigesetzt (c = Lichtgeschwindigkeit, Dm = Massendefekt) Ein Stern verbringt 90 % seiner Lebensdauer damit, Wasserstoff in Helium zu verschmelzen. 8 Evolution der Sterne - 2 Ist der Wasserstoff aufgebraucht, dann beginnt die Helium - Ver - schmelzung, und dabei entsteht als eines der Nebenprodukte auch Sauerstoff (O)! Je nach der Masse des Sterns werden alle schweren Elemente bis und mit Eisen (Fe) durch sukzessive Kernverschmelzungen, auch Nukleo - Synthese, gebildet. Nach Bildung von Eisen Stern kollabiert Supernova - Explosion Alle gebildeten Elemente werden in die Galaxie herausgeschleudert riesige interstellare Wolken entstehen Bildung von neuen Sternen und Planeten

6 Vom Urknall bis zum Wasser auf der Erde Erzeugung von atomarem Wasserstoff (H) im Urknall molekularer Wasserstoff H 2 Erzeugung von atomarem Sauerstoff (O) durch Kernver - schmelzung in den Sternen bis zu deren Explosion molekularer Sauerstoff O 2 Wasser entsteht durch die heftige Reaktion : 2 H 2 + O 2 2 H 2 O Wasser sollte deshalb im Universum recht weitverbreitet sein. Aber Achtung : nur bei gewissen Temperaturen und Drucken, so wie wir sie auf unserer Erde vorfinden, können wir flüssiges Wasser erwarten!! 10 Das Sonnensystem und die Lebenszone Blaue Zone : bewohnbare Lebenszone Merkur Jupiter Saturn Uranus Mars Erde Venus Die Erde ist der einzige Planet im Sonnensystem, welcher wegen der Existenz von Wasser in gasförmiger, flüssiger und fester Form in der bewohnbaren Lebenszone liegt! (s. Ref. R und p. 447)

7 1.3 Der Planet Erde und die Rolle des Wassers 12 Unsere Erde : der Blaue Planet Etwa 70 % der Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt! Erdhalbkugel vollständig mit Wolken bedeckt. Im Mittel sind % des irdischen Himmels permanent mit Wolken bedeckt!

8 Wasser, Eis, Schnee und Wolken Wasser ist die einzige chemische Verbindung, die auf der Erde unter natürlichen Bedingungen in allen drei Aggregatsformen (flüssig, fest und gasförmig) vorkommt. 14 Evolution Evolution ist die Veränderung der vererbbaren Merkmale einer Population von Lebewesen von Generation zu Generation. Diese Merkmale sind in Form von Genen kodiert, die bei der Fortpflanzung kopiert und an den Nachwuchs weitergegeben werden. Durch Mutationen entstehen unter - schiedliche Varianten dieser Gene, die veränderte oder neue Merkmale verursachen können. Die Evolution nahm ihren Anfang im Wasser (H 2 O : P. Ball, Kapitel 8) Wasser und die Entstehung des Lebens Leben, wie wir es kennen, benötigt Wasser als universelles Lösungs- und Transportmittel. Es hat Eigenschaften, die nach akzeptiertem naturwissenschaftlichem Verständnis die Entstehung von Leben ermöglichen. Möglicherweise kann Leben unabhängig von Wasser entstehen und existieren : viele Wissenschaftler nehmen aber an, dass die Anwesenheit von flüssigem Wasser (in einem bestimmten Gebiet oder auf einem bestimmten Planeten, wie der Erde) unsere Art Leben nicht nur ermöglicht, sondern sein Entstehen sogar sehr wahrscheinlich macht

9 Mögliche Herkunft des irdischen Wassers a) Ein Teil des Wassers ist durch Ausgasen des Magmas von frühen Vulkanen entstanden, entstammt also aus dem Erdinneren. b) Ein weiterer Anteil ist durch Einschläge von Kometen und / oder wasserreichen Asteroiden mit dem richtigen Isotopen - Verhältnis von D / H entstanden. 16 Geysire im Black Rock Desert von Nevada Manchmal bringt die Hitze der vulkanischen Felsbrocken das Wasser zum Sieden, sodass es verdampft. Durch den Dampfdruck wird ein heisser Wasserstrahl explosionsartig nach aussen geschleudert : ein Geysir entsteht. Im Reservoir des Geysir ist das Wasser überhitzt, d.h. es bleibt flüssig, obwohl seine Temperatur wesentlich höher als die Siedetemperatur ist. Mineralien, Algen und Cyano - Bakterien geben diesem Geysir seine brilliante Farbe

10 Gigantischer Eisberg im Meerwasser Nur ein Zehntel jedes Eisberges ist sichtbar, 90% treiben unter der Meeresoberfläche. Die Eisberge bestehen aus Süsswasser! 18 Wolken sind Vorboten der Sonne!

11 Der globale Wasserkreislauf Die Zahlen geben den Wassertransport in 1000 km 3 pro Jahr an 20 Ohne Wasser kein Leben!! ein Mensch überlebt : 3 Wochen ohne Nahrung nur 3 Tage ohne Wasser! 3 Minuten ohne Luft

12 Heilende Wirkungen von Thermalbädern : mechanische Wirkungen : Auftrieb - Reibung - hydrostatischer Druck schmerzfreie Bewegungen Massage, etc. thermische Wirkungen : schmerzstillend, entzündungshemmend, Muskel - Entspannung chemische Wirkungen : Mineralien und Spurenelemente bessere Durchblutung 22 unspezifische Reizwirkungen: Reiztherapie ; positive Beeinflussung des vegetativen Nervensystems (Tonus) Zerstörerische Kraft des Wassers Tsunami - Welle, welche am 26. Dezember 2004 eine Küstenstadt in Südostasien zerstörte ; solche Wellen können bis 35 m hoch werden! Schwerstes Erdbeben der Stärke 9.0 mit nachfolgendem Zunami und drohender nuklearer Katastrophe in Japan am 11. März 2011!!

13 Anhang Kapitel 1 1-A-0 Der Untergang der Titanic In der Nacht vom 14. auf den 15. April 1912 sank die Titanic, das damals grösste Passagierschiff der Welt. Die Titanic war ein Schiff der Superlative : 269 m lang, 28 m breit mit einem Gewicht von Tonnen ; Sie bot Platz für 2400 Personen, Am 14. April um kollidierte der Ozeanriese 770 km südöstlich von Neufundland mit einem Eisberg, der ein Leck von ca. 1 m 2 in den Rumpf des Schiffes riss. Von den 2207 Menschen starben 1496 in der Titanic selbst oder schwimmend im eiskalten Wasser. Nur 711 Menschen überlebten und wurden vom Royal Mail Ship (RMS) Carpathia gerettet. Das Wrack der Titanic wurde erst am 1. September 1985 in einer Tiefe von 3800 m gefunden. 1-A

14 Der Eisberg und die Tragödie der Titanic Es wird angenommen, dass die Titanic mit diesem Eisberg kollidierte, weil berichtet wurde, dass an ihm rote Farbstreifen entlang des Meeresspiegels beobachtet wurden. In der Nacht des Zusammenstosses war dieser Eisberg wegen seiner dunklen Farbe («Black Berg») kaum sichtbar. «Näher - mein Gott zu Dir» (Cartoon von 1912) Christlicher Choral, wurde gemäss einigen Ueberlebenden vom Streichorchester der Titanic auf dem sinkenden Schiff gespielt. 1-A

15 Referenzen : Kapitel 1 R Hypothese und Evidenz für den Big Bang R R R R A SHORT HISTORY OF THE UNIVERSE J. Silk New York : Scientific American Library (1994) DAS SCHICKSAL DES UNVERSUMS Eine Reise vom Anfang zum Ende Günther Hasinger Wilhelm Goldmann Verlag, München Taschenausgabe April 2009 BIG BANG Simon Singh The most Important Scientific Discovery of All Time and Why Your Need to Know about it. Fourth Estate, London / New York 2005 der deutschen Ausgabe : Carl Hanser Verlag München Wien ZURUECK vor DEN URKNALL Die ganze Geschichte des Universums Martin Bojowald 4. Auflage Juni 2009 S. Fischer Verlag GmbH. Frankfurt am Main 2009 Aus dem Klappentext :... Der Physiker Martin Bojowald hat in der Fachwelt Aufsehen erregt, weil es ihm mit einer Reihe von Gleichungen gelungen ist, näher als jemals bisher an den Urknall heranzukommen und sogar darüber hinaus. Plötzlich sind Einblicke in das möglich geworden, was vor dem Ur knall war - mit verblüffenden Erkenntnissen über eine aufregend unbekannte Welt mit negativer Zeit, umgestülpten Raumverhältnissen und einem Kosmos, der sich zusammenzieht, um nach dem Big Bang zu expandieren.. R

16 R R R R R DAS GESCHENKTE UNIVERSUM Astrophysik und Schöpfung Arnold Benz ; 2. Auflage 1997 Patmos- Verlag der Schwabenverlag AG, Ostfilde (Mit Bemerkungen über das Wasser im Universum) SEARCHING FOR WATER IN THE UNIVERSE Thérèse Encrenaz (Hrsg.) Praxis Publishing Ltd Springer Praxis Book L INVENTION DU BIG BANG Jean Pierre Luminet Editions du Seuil Novembre 1997, avril 2004 p. 3 : THE BIG BANG links : Ursprünglicher Feuerball (The original Fire Ball ) : rechts : Strahlungs Area (The light area ) : Bilder p. 5 : EVIDENCE FOR THE BIG BANG (Bemerkungen zu den Figuren auf p. 3) Björn Feuerbach and Ryan Scranton Bilder R Galaxien und Sterne Stars and Galaxies Ron Miller Twenty-First Century Books, 2006 ; 96 pages ISBN , R_1_2 R R R R Stars and Stellar Evolution Klass de Boer et Wilhelm Seggewiss (2008) ISBN Cycles of fire : Stars, Galaxies, and the wonder of deep space William K. Hartmann, Ron Miller Workman Pub., 1987 ; Digitalised 2. Sept p. 7. Die Andromeda Galaxie siehe Internet unter Andromeda Galaxie Bilder p. 11 : Die Lebenszone im Sonnensystem Habitable Zone Wikipedia ( s. auch Ref. R ) R Entfernungsmessung - Wikipedia p. 4 in dieser Arbeit : Entfernungsmessungen durch Parallaxe p. 5 in dieser Arbeit : Entfernungsmessung durch Rotverschiebung mit Hubble Konstante R StarChild Question of the Month for November 2001 How do we measure the distance for things in space? Der Blaue Planet R H 2 O : A BIOGRAPHY OF WATER : Philip Ball, Weidenfeld & Nicolson (London,1999) Dieses Buch ist ausserordentlich interessant und spannend! R THE BLUE PLANET (UK Import) DVD ~ David Attenborough DVD - Erscheinungstermin : 3. Dezember 2001 ; Amazone.de R

17 R R Planet Earth (2006), TV series With David Attenborough and Sigoumey Weaver WATER IN BIOLOGY, CHEMISTRY AND PHYSICS G. Wilse Robinson, Sheng Bai Zhu, Surjit Singh, and Myron W. Evans World Scientific (Singapore, New Jersey, London, Hong Kong (1996) R WATER FROM HEAVEN : Robert Kandel ; Columbia University Press (2003) R R H 2 O - THE MYSTEREY, ART, AND SCIENCE OF WATER Chris Witcombe and Sang Hwang Sweet Briar College THE STRANGEST LIQUID Why water is so so weird by Edwin Cartlidge. i n : New Scientist WEEKLY 6th February 2010, pp R WATER : A Comprehensive Treatise ; Edited by Felix Franks, Plenum Press, New York London (1972), Volumes 1 6 R R R THE STRUCTURE AND PROPERTIE OF WATER D. Eisenberg and W. Kauzmann (Oxford at the Clarendon Press, 1969) THE WATER ENCYCLOPRDIA 2nd Ed. (Lewis Publishers : Chesea, MI, 1990) DE L EAU Paul Caro Questions de science, Hachette Livre (1995) R-1-4 R PLANETE EAU Guy Leray EXPLORA Collection dirigée par Dominique Blaizot La Cité - Presses Pocket R PRESERVER L EAU : Editions de l Argile (1996) R R R R R LE GRAND LIVRE DE L EAU Editions La Manufacture (1995) L AVENIR DE L EAU Eric Orsenna Editions Fayard Octobre 2008 (broché ou poche) WASSER : Welten zwischen Himmel und Erde Art Wolfe und Michelle A. Gilders (Weltbild) WASSER : Das Meer und die Brunnen, die Flüsse und der Regen Ute Guzzoni, Parerga Verlag GmbH, Berlin (2005) WASSERBUCH : Natur Mensch Mythos Brigitt Lattmann, Impressum (2003) R DAS SENSIBLE CHAOS : Theodor Schenk, Verlag Freies Geistesleben (1995) (Ein phantastisches Buch über die Bedeutung des Wassers und der Luft!!) R DAS GREENPEACE BUCH VOM WASSER Klaus Lanz Naturbuchverlag Deutsche Ausgabe 1995, Weltbild Verlag GmbH, Augsburg R

18 R R R R R R H 2 O : A Gentle Introduction to Water and its Structure Simon Fraser University, USA WASSER Juraj Tögyessy and Milan Piatrik Verlag Die Witschaft Berlin, 1990 p. 11 : Unser Sonnensystem : Der Planet Erde ist der einzige Planet, welcher in der sog. Lebenszone liegt. Bild von NASA : modifiziert von P. Brüesch , Astrobio.net [Nach dem Planet Uranus folgt der Planet Neptun und der Zwerg-Planet Pluto,. (s. pp 446, 447)]. p. 13 : Wasser und Wolken auf dem Globus links : Bedeckung des Globus mit Wasser : Referenz R , p. 24 rechts : Vollständige Bedeckung einer Hemisphäre mit Wolken : LE GRAND LIVRE DE L EAU Edition La Manifacture (1995), p. 201 p. 14 : Iceberg with hole near sanderson hope south of Upernavik, Greenland En.Wikipedia.org/ /File:Iceberg_with_hole_near_sanderson_hope_July 27, 2007 : p. 16 : Ursprung des Wassers auf der Erde Wasser irdischen Ursprungs : Wasser externen Ursprungs : R-1-6 R p. 17 : Geysire : s. Internet unter : Geysire im Black Rock Desert von Nevada R R R R R R R p. 18 : Gigantischer Eisberg von : Tagesanzeiger (TA) der Schweiz, WISSEN p. 19 : Wolken : Wolken sind Vorboten der Sonne und des Wassers Aus : Das GREENPEACE Buch vom WASSER Klaus Lanz ; p. 11 Augsburg : Naturbuchverlag, 1995 p. 20 : Der globale Wasserkreislauf p. 23 : Zerstörerische Kraft des Wassers : Tsunami p. 1-A-3-1 : Der Untergang der Titanic see also : Lawrence Beesley TITANIC Wie ich den Untergang überlebte Ein Augenzeugenbericht p. 1-A-3-2 : Der Eisberg der Titanic From Wikipedia, the free encyclopedia Sinking of the RMS Titanic p, 1-A-3-2 : «Näher, mein Gott zu Dir» ist ein von der Kapelle der Titanic bis zum Untergang des Schiffes gespielt worden. de.wikipedia.org/wiki/näher_mein_gott_zu_dir R