Techniklexikon

Erdkern

Umwelt- und Geophysik, seismologisch definierter innerster Bereich des Erdkörpers unterhalb einer Tiefe von 2900 km (Erde). Der Erdkern entstand durch gravitative Differentiationsprozesse im Zuge der frühen Erdentwicklung (Erdentstehung), er wird unterteilt in den niedrigviskosen (»flüssigen«) äusseren Erdkern und, ab 5120 km Tiefe, den festen inneren Erdkern. Die Kern-Mantel-Grenze (D\'\'- Schicht) wird durch einen abrupten Rücksprung (der Übergangsbereich ist nur wenige km mächtig) in der Ausbreitungsgeschwindigkeit für Kompressionswellen  v _p von etwa 13 km / s auf ca. 8 km / s und durch das Verschwinden der Scherwellen bestimmt (Seismologie).
Der Erdkern besteht vor allem aus Eisen und Nickel mit Beimengungen leichter Elemente (Tabelle). Die Zusammensetzung wurde, ebenso wie der Aggregatzustand, aus vergleichenden Beobachtungen zwischen Hochdruck-Hochtemperatur-Laborexperimenten (Petrophysik), astrophysikalischen Untersuchungen (Zusammensetzung von Meteoriten, Elementhäufigkeit im Universum) und seismologischen Befunden abgeleitet. An der Grenze des inneren Kerns wird eine kontinuierliche Kristallisation der Eisenlegierung im Zuge einer langsamen Abkühlung postuliert (die Schmelztemperatur von reinem Eisen beträgt bei 330 Gpa etwa 4800 K, Geodynamik). Die Wachstumsrate des inneren Kerns dürfte in der Grössenordnung Millimeter pro Jahr liegen. Als Folge dieser Kristallisation kommt es zur Anreicherung leichter Kernbestandteile unmittelbar oberhalb der Grenze zum inneren Kern. Seismologische Beobachtungen scheinen eine solche, ca. 100-200 km mächtige Zone zu bestätigen.

Aufgrund seines niedrigviskosen Zustandes gibt es im äusseren Erdkern vermutlich Konvektionsströmungen (Konvektion), die das erdmagnetische Hauptfeld erzeugen (Geomagnetismus, Dynamo-Effekt). Durch wechselnde, überwiegend hydromagnetische Kopplungen (Magnetohydrodynamik) mit dem Erdmantel kommt es zu Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit der Erde (Erdrotation).