Geothermik

Geothermik, die Lehre von der Temperaturverteilung im Innern des Erdkörpers. Von der Oberfläche wird vollständig abgesehen; die dort obwaltenden Verhältnisse werden durch die Intensität der Sonnenbestrahlung (Insolation) und durch die von den verschiedenartigsten Umständen abhängige Wärmeausstrahlung des Bodens (Radiation) bestimmt, welch letztere jedoch weit weniger ins Gewicht fällt. Von der ganzen Wärmeenergie, die von der Sonne der Erde übermittelt wird, geht doch ein namhafter Teil in der Atmosphäre, obwohl sie verhältnismäßig diatherman ist, durch Absorption verloren.

Das Eindringen der Sonnenwärme in den festen Boden ist, wie man zuerst im 17. Jahrhundert an der Konstanz eines im Keller der Pariser Sternwarte angebrachten Thermometers konstatierte, nur ein ganz oberflächliches [1]. Die neutrale Fläche, jenseits derer die jahreszeitlichen Gegensätze fühlbar zu werden aufhören, ist überall nur wenig von der Außenseite[394] entfernt, und zwar beträgt die Distanz in der Tropenregion, wo sie angesichts der geringen Schwankungen der Jahreswärme selbst am geringsten ist, kaum 5 m [2]. In jenen Ländern, deren mittlere Jahrestemperatur in der Nähe des Nullpunktes liegt, flößt man, was zuerst der berühmte Sibirienreisende v. Middendorff näher feststellte [3], bereits in geringer Tiefe auf gefrorenen Boden, der jeden Versuch einer Brunnenbohrung verhindert. Aeußerst gleichmäßig ist ferner auch die Bodentemperatur der Meere unter allen geographischen Breiten; sie steigt nur ausnahmsweise über 2° und sinkt in den Polargewässern bis –3°, ohne daß es aber zu jenem Eisbelage kommen könnte, den eine frühere Zeit für wahrscheinlich hielt [4].

Von der neutralen Fläche ab nimmt, wo man auch auf der Erde die Beobachtung anstellen möge, die eigentliche Erdtemperatur stetig zu; Messungen, die in Gruben, Bohrlöchern und Tunnels mit eigens für diesen Zweck konstruierten Wärmemessern angestellt wurden, lassen hierüber keinen Zweifel zu [5]. Die »British Association for the Advancement of Sciences« hat einen besonderen Ausschuß niedergesetzt, um alle einschlägigen Daten zu sammeln und kritisch zu verarbeiten. Als geothermische Tiefenstufe bezeichnet man diejenige Strecke, um welche man in radialer Richtung vordringen muß, um das hundertteilige Thermometer um 1° steigen zu sehen; selbstverständlich bleibt sich diese Raumgröße an verschiedenen Orten nicht gleich, da ja außer der Eigenwärme der Erde auch mannigfaltige örtliche Faktoren ihren Einfluß äußern müssen. Die Chthonisothermen, jene Flächen, aufweichen alle Endpunkte der gleichen Tiefenstufe gelegen sind, haben durchaus keine regelmäßige Gestalt, und der interne Temperaturgradient ist variabel. Ein exaktes Gesetz der Temperaturzunahme hat sich noch nicht aufstellen lassen, aber es ist nach den ausgedehnten Untersuchungen von Henrich [6] als wahrscheinlich zu erachten, daß für den nämlichen Erdhalbmesser, falls nicht auffällige Störungen durch Wasserzufluß, chemische Vorgänge u.s.w. eintreten, die arithmetische Progression die Wärmesteigerung regelt. Je nach der Eigenart des durchfahrenen Gesteins schwankt die Tiefenstufe zwischen 25 und 40 m. Die Temperaturprofile in Tunnels lassen ein Auseinanderstreben der Chthonisothermen erkennen. Gerade bei Bauten dieser Art ist jedoch eine Vorausbestimmung der zu erwartenden Temperaturzustände besonders schwierig, wie denn bei der Simplonunterführung die heißen Quellen eine schlimme Vermehrung der Hitze bewirkten. In Bohrlöchern sind bisher auch sehr hohe Werte gemessen worden, so in demjenigen von Schladebach 56°.

Man wird annehmen müssen, daß im Erdinnern eine derart gesteigerte Temperatur herrscht, um keinen Körper anders als im gasförmigen Zustande existieren zu lassen [7]. Das folgt sowohl aus allen den empirischen Tatsachen, die bis jetzt über die Wärmeverteilung in der Tiefe gesammelt worden sind, als auch aus der immerhin noch das Feld behauptenden Lehre, daß die Erde ursprünglich ein glühender Gasball war und durch alle denkbaren Aggregatzustände hindurch in ihre jetzige Gestalt überging, indem sie durch Abgabe von Wärme an den absolut kalten Intrastellarraum sich stetig abkühlte und zugleich zusammenschrumpfte. Die Berechnungen W. Thomsons [8] sind hier ebenso beweiskräftig wie G. Bischofs [9] Experimente mit erhitzten Basaltkugeln. Wenn freilich Treubert [10] recht hätte, der allen terrestrischen Wärmevorrat einzig von der Sonne ableiten will, so würden alle unsre Vorstellungen über Geothermik aus der Welt geschafft werden. Auch ein Werk von Jatschewski [11] hat den Zweck, eine grundstürzende Aenderung der für das Temperaturregime des Erdinnern begehenden Theorien zu bewirken, ohne daß, wie Rudzki zeigte [12], dieser Zweck als erreicht gelten könnte.

Literatur: [1] Cassini de Thury, J.D., Sur la température des Souterrains de l'observatoire royale, Mem. de l'Acad. de Paris, 1786, S. 511 ff.; Quetelet, Mémoire sur les variations diurne et annuelle de la température et en particulier de la température terrestre à differentes profondeurs, Brüssel 1837. – [2] Hann, Handb. der Klimatologie, I, Stuttgart 1897, S. 47 ff.; v. Richthofen, Führer für Forschungsreisende, Berlin 1886, S. 65. – [3] v. Middendorf, Reise in den äußersten Norden und Osten Sibiriens, 1,1, St. Petersburg 1843, S. 92 ff. – [4] Buch, L. v., Einige Bemerkungen gegen Folgerungen, welche Herr Péron aus seinen Versuchen über die Temperatur des Meerwassers zieht, Gilberts Annalen der Physik, XX, S. 341 ff. – [5] Günther, Handb. der Geophysik, I, Stuttgart 1897, S. 333 ff. – [6] Henrich, Ueber die Temperaturen im Bohrloche zu Sperenberg und die daraus gezogenen Schlüsse, Neues Jahrbuch für Mineral., Geol. u. Paläontol., 1876, S. 716 ff.; 1877, S. 897 ff.; Vorträge über Geologie, I, Wiesbaden 1877, S. 43 ff. – [7] Ritter, A., Untersuchungen über die Höhe der Atmosphäre und die Konstitution gasförmiger Weltkörper, Ann. d. Physik u. Chemie, 2, V, S. 405 ff., S. 543 ff.; VI, S. 135 ff.; VII, S. 304 ff.; VIII, S. 157 ff.; Günther, Die Entwicklung der Lehre vom gasförmigen Erdinnern, Jahresber. d. Münchn. Geogr. Gesellsch., XIV, S. 1 ff. – [8] Thomson-Tait, Handb. der theoretischen Physik, deutsch von Helmholtz-Wertheim, I, 2, Braunschweig 1874, S. 439 ff. – [9] Bischof, G., Die Wärmelehre im Innern unsers Erdkörpers, Leipzig 1837. – [10] Treubert, Die Sonne als Ursache der hohen Temperatur in den Tiefen der Erde, der Aufrichtung der Gebirge und der vulkanischen Erscheinungen, München 1905. – [11] Jatschewski, Ueber das thermische Regime der Erdoberfläche im Zusammenhange mit den geologischen Prozessen, St. Petersburg 1905. – [12] Rudzki, Besprechung hierzu, Petermanns Geograph. Mitteilungen 1906, Heft 5.

Günther.