Die Entstehung der Kontinente und Ozeane/Achtes Kapitel

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Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (1929) von Alfred Wegener

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Achtes Kapitel.

Grundsätzliches über Kontinentverschiebungen und Polwanderungen.

     Die Worte Kontinentverschiebung und Polwanderung werden in der bisherigen Literatur bisweilen in recht verschiedenem Sinne gebraucht, und es herrscht über ihr Verhältnis zueinander eine Unklarheit, die nur durch eine genaue Definition beseitigt werden kann. Eine solche ist auch notwendig, um die Probleme, die in diesen Worten enthalten sind, überhaupt klar zu erkennen.

     Die Aussagen der Verschiebungstheorie beziehen sich durchgängig auf relative Kontinentverschiebungen, d. h. auf Verschiebungen von Teilen der Erdkruste relativ zu einem willkürlich gewählten Teil derselben. Insbesondere sind in den Rekonstruktionen der Abb. 4 (S. 18) die Kontinentverschiebungen relativ zu Afrika angegeben, so daß Afrika in allen Rekonstruktionskarten in gleicher Lage gezeichnet wurde. Die Wahl des Bezugskontinents fiel auf Afrika, weil dies den Kern der ehemaligen Urkontinentalscholle darstellt. Beschränkt man die Betrachtung auf einen Teil der Erdoberfläche, so wird man das Bezugssystem naturgemäß auf ein engeres Gebiet dieses Teiles verlegen und dann dies Bezugsgebiet in unveränderter Lage darstellen. Die Wahl desselben ist eine reine Zweckmäßigkeitsfrage. Wegen der neuerdings eingeleiteten Überwachung der geographischen Längenänderungen wird man vielleicht später dazu übergehen, die Kontinentverschiebungen auf der ganzen Erde relativ zur Greenwicher Sternwarte darzustellen.

     Um von der willkürlichen Wahl des Bezugssystems freizukommen, könnte man vielleicht ausgeglichene Kontinentverschiebungen definieren, die relativ zur Gesamtheit der Erdoberfläche an Stelle nur eines Teiles derselben zu bestimmen wären. Deren Bestimmung wäre aber praktisch mit großen Schwierigkeiten verknüpft und kommt einstweilen nicht in Betracht.

     Es ist wichtig, sich die völlige Willkürlichkeit des von uns benutzten Bezugssystems Afrika zu vergegenwärtigen. Wenn beispielsweise Molengraaff [in 228] hervorhebt, die mittelatlantische Schwelle zeige, daß Afrika von dort nach Osten gewandert sei, so kann ich hierin keinen Widerspruch mit der Verschiebungstheorie anerkennen. Bezogen auf Afrika, wanderten Amerika und die mittelatlantische Bodenschwelle nach Westen, und zwar ersteres etwa doppelt so schnell wie letztere; bezogen auf die mittelatlantische Bodenschwelle, wanderte Amerika nach Westen und Afrika etwa gleich schnell nach Osten; und bezogen auf Amerika, wanderten sowohl die mittelatlantische Schwelle wie Afrika beide nach Osten, letzteres doppelt so schnell wie erstere. Bei der Relativität der Bewegung sind alle drei Aussagen identisch. Wählen wir aber einmal Afrika als Bezugssystem, so können wir definitionsgemäß diesem Kontinent keine Bewegung zuteilen. Daß diese Wahl nicht für die einzelnen Teile der Erde, sondern höchstens für die Gesamtheit der Erdoberfläche die zweckmäßigste sein kann, wurde schon gesagt.

     Die so definierten Kontinentverschiebungen enthalten noch keinerlei Aussage über Lagenänderungen zum Pol oder zur Unterlage. Ich halte es für wichtig, diese Begriffe von dem der Kontinentverschiebung zu trennen.

     Polwanderung ist ein geologischer Begriff. Da dem Geologen nur der oberste Teil der Erdrinde zugänglich ist, und die frühere Lage der Pole sich nur an der Hand fossiler Klimazeugnisse beurteilen läßt, die der Erdoberfläche entstammen, so müssen wir die Polwanderungen als oberflächliche definieren, d. h. als Drehung des Systems der Breitenkreise relativ zur gesamten Erdoberfläche oder auch, was wegen der Relativität aller Bewegung auf das gleiche hinausläuft, als Drehung der gesamten Erdoberfläche relativ zum System der Breitenkreise. Um wirksam zu sein, muß diese Drehung natürlich um eine Achse erfolgen, die von der Rotationsachse der Erde abweicht. Die Frage, wie sich das Erdinnere hierbei verhält, ob es in bezug auf das System der Breitenkreise oder in bezug auf die Erdoberfläche ruht, oder drittens, was auch möglich ist, sich in bezug auf beide dreht, bleibt bei dieser Definition ganz aus dem Spiele. Und das ist notwendig, um Klarheit zu schaffen. Oberflächliche Polwanderungen in diesem Sinne lassen sich für die Vorzeit nur durch die fossilen Klimazeugnisse nachweisen. Die Geophysik kann über ihre Existenz oder Möglichkeit kein Urteil abgeben.

     Die Bestimmung der Polwanderung nach dieser Definition ist allerdings wegen des gleichzeitigen Auftretens der Kontinentverschiebungen mit Schwierigkeiten verknüpft. Gäbe es keine Kontinentverschiebungen, so würde man die Pollagen, wie sie aus den fossilen Klimazeugnissen hervorgehen, unmittelbar miteinander vergleichen können, und man erhielte ohne weiteres die Polwanderung nach Richtung und Größe. Sind aber in der Zwischenzeit zwischen den betrachteten beiden Zeitpunkten Kontinentverschiebungen eingetreten, so können wir zwar auch auf den beiden rekonstruierten Erdkarten, die mit Berücksichtigung der Kontinentverschiebung entworfen sind, auf Grund der Klimazeugen die Pollagen für beide Zeitpunkte finden, aber es entsteht die eigentümliche Schwierigkeit, daß wir nicht wissen, wie zur Zeit 2 die „unveränderte“, d. h. mit der Zeit 1 übereinstimmende Pollage anzusetzen ist, von der aus wir Betrag und Richtung der Polwanderung zu rechnen hätten.

     Man könnte hier etwa folgendermaßen verfahren: Denkt man sich das Gradnetz zur Zeit 1 auf die damalige Erdoberfläche fest eingraviert, so wird es zur Zeit 2 infolge der Kontinentverschiebungen deformiert erscheinen. Suchen wir nun dasjenige nicht deformierte Gradnetz, das sich dem deformierten möglichst eng anschmiegt^[1], so stellen dessen Pole die „unveränderten“ Pole für die Zeit 2 dar, und der Vergleich mit den wirklichen, aus den fossilen Klimazeugen abgeleiteten Polen zur Zeit 2 ergibt dann den Betrag der Polwanderung zwischen 1 und 2.

Abb. 38

Wanderung des Südpols seit der Kreide; links bezogen auf Südamerika, rechts bezogen auf Afrika.

     Dies wäre die absolute oberflächliche Polwanderung. Wegen der genannten Schwierigkeit ist noch kein Versuch zu ihrer Bestimmung gemacht, man hat sich vielmehr stets begnügt, relative oberflächliche Polwanderungen anzugeben, d. h. diese relativ zu einem beliebig gewählten Kontinent zu bestimmen. Köppen und der Verfasser [151] haben hierzu wieder den Kontinent Afrika benutzt und also die Polwanderung relativ zu Afrika beschrieben. Wählt man einen anderen Kontinent als Bezugskontinent, so wird natürlich die Polwanderung ganz anders. Nur wenn es keine Kontinentverschiebungen gäbe, würde man bei jeder beliebigen Wahl immer die gleiche Polwanderung, nämlich die absolute, finden. Wie verschieden die relative Polwanderung infolge der Kontinentverschiebung je nach der Wahl des Bezugskontinents ausfällt, möge Abb. 38 erläutern, welche dieselbe Polwanderung seit der Kreide, bezogen einmal auf Afrika und andererseits auf Südamerika, darstellt.      Auch die heutige Polwanderung, wie sie neuerdings aus den Beobachtungen des Internationalen Breitendienstes abgeleitet ist, läßt sich nur auf die Erdoberfläche beziehen. Es ist ein Markstein in der Entwicklung unserer Kenntnisse der Polbewegungen der Erde, daß es vor kurzem gelungen ist, diese heutige fortschreitende Polwanderung abzuleiten, nachdem man bis dahin immer nur periodische Schwankungen um eine unveränderte Mittellage des Pols feststellen konnte. 1915 leitete Wanach zuerst eine Verlagerung dieser Mittellage ab, konnte sie aber wegen ihres damals noch sehr geringen Betrages noch nicht für verbürgt halten^[2]. Den ersten zahlenmäßig einwandfreien Nachweis brachte Lambert 1922, und vor kurzem hat Wanach [208] eine neue Ableitung der Polwanderung auf Grund der Beobachtungen des Breitendienstes von 1900,0 bis 1925,9 gegeben. Wir geben in Abb. 39 eine der Abbildungen Wanachs wieder, die die Dimensionen gut veranschaulicht. Die totale Polbewegung besteht bekanntlich in einer kreisähnlichen, bald mit größerem, bald mit kleinerem Radius vor sich gehenden Bewegung des Rotationspols um den Trägheitspol. Um die Abbildung nicht unübersichtlich zu machen, hat Wanach von dieser totalen Polbewegung nur drei Bruchstücke eingezeichnet, nämlich das mit besonders kleinem Radius von 1900,0 bis 1901,2, das mit sehr großem Radius von 1909,9 bis 1911,1 und wieder das mit kleinem Radius von 1924,7 bis 1925,9. Der Trägheitspol der Erde, der immer die Mitte der Erscheinung bildet und durch eine Ausgleichsrechnung gefunden wird, hat sich dabei längs der in der Mitte gezeichneten schrägen kurzen Linie verschoben. Seine jährliche Bewegung, das ist die heutige jährliche Polwanderung, beträgt 14 ± 2 cm oder 140 km (1,3°) pro Jahrmillion, das ist mehr als die aus den geologischen Zeugnissen abgeleitete Polwanderung im Mesozoikum, aber weniger als die im Tertiär. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit und Richtung würde der Nordpol in 23 Millionen Jahren die Südspitze von Grönland erreichen.

Abb. 39.

Polwanderung von 1900 bis 1925 nebst ausgewählten Stücken der vollständigen Polbewegung, nach Wanach.

     Diese gegenwärtige Polwanderung entspricht begrifflich nicht der relativen Polwanderung, bezogen auf einen Einzelkontinent, sondern weit eher, wenn auch nicht vollkommen, der absoluten Polwanderung, die auf die ganze Erdoberfläche bezogen ist; denn die Breitenstationen sind um die ganze Erde herum verteilt. Immerhin ist zu beachten, daß zur Ableitung der absoluten Polwanderung strenggenommen Polhöhenmessungen von allen Punkten der Erdoberfläche aus nötig wären, so daß uns der Internationale Breitendienst doch nur eine Annäherung an die absolute Polwanderung liefern kann. Genau würde sich die letztere nur dann ergeben, wenn die Stationen des Breitendienstes ihre gegenseitige Lage nicht durch Kontinentverschiebung veränderten. Daß sie dies aber tatsächlich tun, scheint aus dem von Schumann [220] hervorgehobenen Umstand hervorzugehen, daß sich bei der Ableitung der Polbahn Restfehler ergeben, die wegen ihres systematischen Charakters nicht als Beobachtungsfehler gedeutet werden können, deren Herkunft aber zunächst nicht ersichtlich ist.

     Es ist meines Erachtens von großer Wichtigkeit, die Polwanderungen in der angegebenen Weise als oberflächliche zu definieren und auf diese Weise die Streitfrage, ob sie durch Verschiebung der Kruste über ihre Unterlage oder durch innere Achsenverlagerung entstehen, von der Feststellung ihrer Realität zu trennen. In der bisherigen Literatur ist das nicht geschehen, und die Folge davon sind Unklarheit und Verwirrung. Bisher werden Polwanderungen von den Geologen empirisch nachgewiesen (bzw. die heutige Polwanderung von den Geodäten aus den Breitenbestimmungen abgeleitet), manche Geophysiker bestreiten aus theoretischen Gründen ihre Möglichkeit, und eine dritte Klasse von Autoren macht den Vermittlungsvorschlag, sie bestünden nicht in inneren Achsenverlagerungen, sondern nur in Drehungen der Kruste über ihre Unterlage. Um aus den Unklarheiten herauszukommen, ist eine strengere Begriffsbildung nötig, und der erste Schritt dazu ist der, daß wir Polwanderungen als oberflächliche definieren; solche oberflächlichen Polwanderungen sind sowohl für die geologische Vorzeit wie für die Gegenwart nachgewiesen, und es hat also keinen Sinn, über ihre Möglichkeit zu diskutieren.

     Unter Krustenwanderung und Krustendrehung wollen wir Bewegungen der Erdkruste relativ zu ihrer Unterlage verstehen. Das Wort Kruste enthält ja den Gegensatz zum Innern der Erde, so daß diese Definition eine naturgemäße ist. Anzeichen für solche Krustenwanderung über die Unterlage haben wir mannigfacher Art, doch gestatten diese Anzeichen nur eine Beurteilung der Verschiebungsrichtung, aber nicht der Größe.

     Zunächst haben wir zahlreiche Anzeichen für eine Gesamtkrustendrehung, die nach Westen gerichtet ist, also um eine mit der Rotationsachse übereinstimmende Achse vor sich geht. Hierher gehört die Erscheinung, daß kleine Schollen relativ zu großen nach Osten zurückbleiben, wie die Randketten von Ostasien, die westindischen Inseln, der Südantillenbogen zwischen Kap Horn und Grahamsland, ferner das Umbiegen spitzer Kontinentalenden nach Osten, wie der Schelfgebiete des Sundaarchipels und Floridas, der Südspitze Grönlands und Feuerlands, der Nordspitze Grahamslands, ferner das Abbrechen Ceylons, das östliche Abwandern Madagaskars von Afrika und Neuseelands von Australien; und weiter ist der Zusammenschub der Anden zu nennen. Alle diese Erscheinungen fallen zwar zunächst unter den Begriff der Kontinentverschiebung; aber sie bezeugen eine systematische Verschiebung der Kontinentalschollen relativ zu den neben ihnen liegenden Simamassen der Ozeanböden nach Westen und deuten deshalb an, daß sich die Kontinentalschollen wahrscheinlich auch relativ zu den unter ihnen liegenden Simamassen nach Westen verschieben, und da diese Anzeichen sich um die ganze Erde herum verfolgen lassen, werden sie zu einem Zeugnis für eine westwärts gerichtete Gesamtkrustendrehung. In der Tat wird von einer solchen Vorstellung ja in der heutigen Geophysik vielfach Gebrauch gemacht.

     Andererseits bezeugen gewisse Erscheinungen auch eine partielle Krustenwanderung, namentlich eine solche zum Äquator hin gerichtete. Schon theoretisch ist eine solche zu erwarten wegen der Existenz der an den Kontinentalschollen angreifenden Polfluchtkraft. Das große tertiäre Faltensystem vom Atlas bis zum Himalaja bezeugt einen Zusammenschub in Richtung auf den damaligen Äquator, der nur durch Krustenwanderung über die Unterlage zustande kommen kann.

     Alles dies sind indirekte Anzeichen. Ein mehr unmittelbares Zeugnis für Krustenwanderung über die Unterlage liefert die Schwereverteilung. Hierauf müssen wir etwas näher eingehen.

Wir geben in Abb. 40 eine von Kossmat [38] entworfene Karte der Schwerestörungen in Mitteleuropa wieder. Die wirklich beobachteten Schwerewerte sind, wie üblich, so reduziert worden, als wenn das ganze Relief der Erde bis zum Meeresniveau abgehobelt und die Messung in diesem Meeresniveau ausgeführt wäre, d. h. es ist außer der Reduktion auf das Meeresniveau auch noch der Einfluß der Massen oberhalb des letzteren vom Resultat abgezogen. Der so reduzierte Beobachtungswert ist dann mit dem für die betreffende geographische Breite gültigen Normalwert der Schwere verglichen und die Differenz, die Schwereanomalie, in der Abbildung dargestellt worden. Sie zeigt uns unmittelbar das Massendefizit unter dem

Abb. 40.

Schwerestörung unter den Gebirgen Mitteleuropas, nach Kossmat.

Gebirge, durch welches letzteres nahezu isostatisch kompensiert ist. „Man kann hier nur zu der bereits von manchen Geophysikern und von Heim ausgesprochenen Auffassung kommen, daß nicht Lockerung das Defizit bewirkte, sondern daß durch die Faltung die oberen, relativ leichten Teile der Erdrinde gewaltig verdickt sind, und daß dieser Wulst während seiner Entstehung in die plastische Unterlage einsank. Das Faltengebirge wuchs nicht nur in die Höhe, sondern durch sein Gewicht auch in die Tiefe: dem Faltenhochgang steht, wie sich Heim dafür ausdrückt, ein noch größerer Faltentiefgang gegenüber.“ Wir können also in der Karte geradezu die angenäherte Topographie der Unterseite der Sialrinde erblicken; unter den Alpen, wo die Schwereanomalie den größten negativen Wert erreicht, senkt sich auch die Unterseite der Sialrinde am tiefsten in das Sima hinab.

     Aber auf was es uns hier ankommt, ist ein genauer Vergleich der Lage dieser unterirdischen Massenwülste relativ zur Lage der Gebirge, zu dessen Durchführung wir den Leser bitten, einen Atlas zur Hand zu nehmen. Man wird dabei leicht feststellen, daß das Schweredefizit systematisch nach Nordosten verschoben ist.

     Diese auffallende Tatsache besagt also, daß die unterirdischen Massenwülste sämtlich mehr oder weniger nach Nordosten umgekippt und verfahren sind. Dies deutet aber mit Bestimmtheit auf eine Bewegung der europäischen Kontinentalscholle relativ zum darunterliegenden Sima nach Südwesten, bei der ihre nach unten gerichteten Hervorragungen im Sima durch Reibung festgehalten werden. Hätten wir derartige Karten der Schwerestörung für die ganze Erde, so könnten wir jedenfalls überall da, wo es junge Schollenverdickungen gibt, die Bewegungsrichtung relativ zum darunterliegenden Sima feststellen. Es ist dies, wie es scheint, die einzige direkte Methode, die Krustenwanderung festzustellen. Bei Europa geht sie nach Südwesten, hat also eine Komponente nach Westen, die der Gesamtkrustendrehung nach Westen entsprechen dürfte, und eine nach Süden, einer Krustenwanderung zum Äquator entsprechend.

     Wir wollen nun versuchen, die Frage zu beantworten, ob die oberflächlichen Polwanderungen durch Verschiebungen der Kruste über ihre Unterlage erzeugt werden können.

     Dabei könnte es sich offenbar nur um eine Gesamtkrustendrehung handeln, und zwar um eine von der Rotationsachse stark abweichende Achse. Die Beobachtungen deuten aber eine solche Gesamtkrustendrehung nur nach Westen, also um die Rotationsachse, an; man sollte meinen, daß eine Gesamtkrustendrehung, die um eine wesentlich andere Achse vor sich ginge, im Antlitz der Erde gleichfalls erkennbar sein müßte. Die Beobachtungen deuten also nicht auf die Richtigkeit dieser Lösung hin. Und wie steht es mit der Theorie? Sowohl eine partielle, zum Äquator gerichtete Krustenwanderung als auch eine Gesamtkrustenwanderung nach Westen, also gerade die beiden empirisch angedeuteten Bewegungen, lassen sich theoretisch stützen, nämlich durch die Polfluchtkraft und durch die Kräfte der Gezeiten und der Präzession. Aber für eine Gesamtkrustendrehung, die um eine von der Rotationsachse ganz abweichende Achse vor sich gehen müßte, fehlt offenbar jede theoretische Erklärungsmöglichkeit. Der wohlgemeinte Vermittlungsvorschlag mancher Autoren, man könne die Polwanderungen durch eine Gesamtkrustendrehung erklären, entbehrt also sowohl von empirischer wie theoretischer Seite jeder Stütze. Es erscheint mir deshalb sehr unwahrscheinlich, daß er zutrifft. Wenn diese Lösung aber unbrauchbar ist, so bleibt zur Erklärung der oberflächlichen Polwanderungen nur die innere Achsenverlagerung.

     Bei dem Worte Achsenverlagerung ist es nächstliegend, an eine Verlagerung der Achse innerhalb des sie auf ihrer ganzen Länge umgebenden Mediums zu denken. Wir wollen deshalb das Wort auch nur in diesem Sinne verwenden. Wir können dabei noch zwischen der inneren Achsenverlagerung im Erdkörper und der astronomischen Achsenverlagerung relativ zum Weltraum unterscheiden. Zunächst wollen wir nur von ersterer sprechen.

     An die Frage, ob die nachgewiesenen oberflächlichen Polwanderungen durch innere Achsenverlagerung zustande kommen, kann man sowohl von theoretischer als auch, wie gezeigt werden wird, von empirischer Seite herantreten. Was die theoretische Seite betrifft, so ist von zahlreichen Autoren immer wieder behauptet worden, innere Achsenverlagerungen von der geforderten Größe seien unmöglich; um dies zu belegen, haben z. B. Lambert und Schweydar ausgerechnet, daß selbst eine Verschiebung Asiens um 45 Breitengrade nur eine Verlegung der Hauptträgheitsachse der Erde um 1 bis 2° erzeugen würde. Es ist selbstverständlich, daß diese Behauptungen und Rechnungen so angesehener Geophysiker starken Eindruck bei den Geologen machen, die nicht in der Lage sind, die Voraussetzungen dieser Rechnungen zu prüfen und zu beurteilen. Und so haben diese Behauptungen zu einem beschämenden Zustand der Verwirrung geführt, dessen Beseitigung mir eine dringende Pflicht der theoretischen Geophysiker zu sein scheint.

     Schon die Urteile so hervorragender Theoretiker wie Lord Kelvin, Rudzki, Schiaparelli sollten doch stutzig machen. Lord Kelvin schreibt [212]: „Wir können nicht nur zulassen, sondern sogar als höchst wahrscheinlich behaupten, daß die Achse größter Trägheit und die Rotationsachse, immer nahe beieinander, in alten Zeiten sehr weit von ihrer gegenwärtigen geographischen Position entfernt gewesen sein können, und daß sie nach und nach um 10, 20, 30, 40 oder mehr Grade gewandert sein können, ohne daß dabei jemals eine wahrnehmbare plötzliche Störung, sei es des Wassers oder des Landes, stattgefunden hat.“ Und ganz im gleichen Sinne schreibt Rudzki [15]: „Falls die Paläontologen einmal zu der Überzeugung kämen, daß in einer der vergangenen geologischen Epochen die Verteilung klimatischer Zonen auf eine von der gegenwärtigen ganz verschiedene Rotationsachse hinweist, so bliebe den Geophysikern nichts übrig, als dieses Postulat zu akzeptieren.“

     Etwas eingehender hat Schiaparelli [211] in einer wenig bekannten Schrift die Frage behandelt. Einen Auszug aus seinem Gedankengang hat W. Köppen [200] gegeben. Er behandelt dabei die drei Fälle einer völlig starren Erde, einer völlig flüssigen Erde und drittens einer solchen, die sich bis zu einem gewissen Grenzwert der Kräfte wie starr verhält, bei Überschreitung derselben aber zu fließen beginnt, und findet im Fall 2 und 3 unbegrenzte Achsenverlagerungen möglich.

     Aber wie kommt es, daß andere Autoren zu einer so strikten Ablehnung von inneren Achsenverlagerungen gekommen sind? Die einfache Antwort hierauf lautet: weil sie die unrichtige Voraussetzung machen, daß bei diesen Vorgängen der äquatoriale Abplattungswulst der Erde seine Lage unverändert beibehält! Alle Verneinungen der inneren Achsenverlagerung gehen von dieser nicht nur unbegründeten, sondern sicher unzulässigen Voraussetzung aus.

     Machen wir diese falsche Voraussetzung, so ist auch ohne Rechnung klar, daß die Hauptträgheitsachse der Erde und damit auch die Rotationsachse ein für allemal festgelegt sind. Der Äquatorradius der Erde ist 21 km länger als der polare. Der äquatoriale Massenwulst stellt daher eine ungeheure Masse dar, die um den Erdäquator herum gelegen ist und dadurch der Erdachse ein Trägheitsmoment verschafft, das ungeheuer viel größer ist als die Trägheitsmomente, die zu den äquatorialen Durchmessern der Erde gehören. Auch die größten geologischen Veränderungen können doch nur zu Änderungen der Massenanordnung führen, die im Vergleich mit diesem Abplattungswulst von ganz verschwindender Größe sind. Bleibt letzterer also unverändert, so sieht man auch ohne Rechnung, daß die Hauptträgheitsachse der Erde nur um ganz minimale Beträge geändert werden kann. Und die Rotationsachse muß ja stets in der Nähe der Hauptträgheitsachse bleiben.      Ich muß aber gestehen, daß es mir schwer verständlich ist, wie man heute im Ernst die Annahme machen kann, daß der äquatoriale Abplattungswulst seine Lage unverändert beibehalten sollte, als ob die Erde absolut starr wäre. Das Auftreten isostatischer Ausgleichsbewegungen und relativer Kontinentverschiebungen bezeugt zur Genüge, daß die Erde über einen endlichen Grad von Fließfähigkeit verfügt, und wenn dies der Fall ist, so muß auch der äquatoriale Abplattungswulst sich umorientieren können. Wir brauchen die Betrachtung von Lambert und Schweydar nur fortzusetzen: Nehmen wir an, der Trägheitspol sei (ohne Änderung des Abplattungswulstes) um einen geringen Betrag x durch geologische Vorgänge verschoben worden. Der Rotationspol muß folgen. Die Erde rotiert jetzt um eine von der früheren ein wenig abweichende Achse. Die Folge muß sein, daß sich der Äquatorwulst umorientiert. Wegen der Zähigkeit des Erdinnern geschieht diese Umorientierung langsam, auch ist es möglich, daß sie nicht vollständig beendet wird, sondern vorher steckenbleibt; über letzteres wissen wir nichts. Als erste Näherung werden wir zweifellos annehmen müssen, daß eine vollständige Umorientierung erreicht wird, wenn auch erst nach langer Zeit. Ist sie aber erreicht, so haben wir wieder den gleichen Zustand wie nach Eintritt der geologischen Veränderung: die geologische Ursache wirkt wiederum und verschiebt den Hauptträgheitspol wieder um das Stück x in gleicher Richtung, und das Spiel wiederholt sich in beliebig langer Folge. An Stelle einer einmaligen Verlagerung um den Betrag x erhalten wir jetzt eine fortschreitende Verlagerung, deren Geschwindigkeit einerseits durch die Größe der Anfangsverlagerung x und andererseits durch die Zähigkeit des Erdinnern bestimmt ist, und die nicht eher zur Ruhe kommt, als bis die geologische Ursache ihre Wirkung eingebüßt hat; bestand diese Ursache z. B. in dem Hinzufügen einer Masse m irgendwo in mittleren Breiten, so kann die Achsenverlagerung erst dann erlöschen, wenn diese Zusatzmasse am Äquator angelangt ist, oder, besser gesagt, wenn der Äquator sie erreicht hat.

     Natürlich bedarf das Problem einer eingehenden mathematischen Behandlung. Aber die vorstehende elementare Betrachtung ist meines Erachtens ausreichend, um zu zeigen, daß mit der Annahme eines unveränderlichen Abplattungswulstes ein fundamentaler Fehler gemacht wird, der zu einer völligen Entstellung des vorliegenden Problems führt. Es liegt nach meiner Meinung nicht der geringste theoretische Grund vor, an der Möglichkeit und Realität sehr großer, wenn auch langsamer innerer Achsenverlagerungen im Laufe der geologischen Zeiten zu zweifeln. Es wäre aber sehr zu wünschen, daß das Problem bald von theoretischer Seite mit einem brauchbaren Ansatz in Angriff genommen wird; so einfach wie bei der Annahme eines starren, unveränderlichen Abplattungswulstes wird freilich die Behandlung nicht sein können.

     Man kann aber, wie schon erwähnt, auch auf empirischem Wege zu einem Urteil darüber gelangen, ob die oberflächlichen Polwanderungen durch Achsenverlagerungen erzeugt sind. Freilich sind die Wege, die sich hierzu bieten, indirekte und deshalb wenig sichere. Aber bemerkenswerterweise deuten sie, soweit sie bisher ein Urteil zulassen, alle auf eine Realität von inneren Achsenverlagerungen hin.

     Zunächst sei an unsere Abb. 40 und die daraus abgeleitete südwestlich gerichtete Krustenwanderung Europas über seine Unterlage erinnert. Da die nach Nordosten verschleppten Sialwülste der europäischen Gebirge hauptsächlich im Laufe des Tertiärs nach unten gedrängt wurden, dürfen wir wohl annehmen, daß auch die nach Südwesten gerichtete Krustenwanderung Europas schon etwa seit Beginn der Tertiärperiode im Gange ist. Im Laufe der Tertiärperiode wuchs aber die geographische Breite Europas um etwa 40°, der Nordpol rückte Europa um diesen Betrag näher, während Europa gleichzeitig relativ zur Unterlage eine Verschiebung zum Äquator erlitt! Dies ist offenbar nur dann möglich, wenn eine innere Achsenverlagerung stattfand, deren Betrag sogar den für die Erdoberfläche berechneten etwas überstieg. Die einzige Möglichkeit, diesen Schluß zu umgehen, würde darin bestehen, daß man annimmt, die Verlagerung der Schweredefizite nach Nordosten in Europa datiere erst seit dem Quartär, und im Tertiär habe das Schweredefizit systematisch südöstlich der Gebirge gelegen. Dies ist vielleicht nicht ganz ausgeschlossen, erscheint mir aber doch wenig wahrscheinlich ^[3].

     Dazu kommt nun noch eine andere empirische Prüfungsmöglichkeit, nämlich mit Hilfe der Transgressionswechsel.

     Daß interne Achsenverlagerungen wegen der Ellipsoidgestalt der Erde und der verzögerten Anpassung derselben an die neue Achsenlage, während das Meer sofort folgt, mit systematischen Transgressionswechseln verbunden sein müssen,

Abb. 41.

Trans- und Regressionen bei Polwanderung.

haben schon zahlreiche Autoren, wie Reibisch, Kreichgauer, Semper, Heil, Köppen u. a., ausgesprochen. Abb. 41 erläutert dies: Da der Ozean bei der Umorientierung des Äquatorwulstes sofort folgt, der Erdkörper aber nicht sofort, muß in dem Quadranten vor dem wandernden Pol zunehmende Regression oder Trockenlegung, in dem Quadranten hinter ihm zunehmende Transgression oder Überschwemmung herrschen. Da der Äquatorradius der Erde um 21000 m größer ist als der polare, so müßte bei der etwa 60° betragenden Polwanderung zwischen Karbon und Quartär, wenn sie von gleich großer interner Achsenverlagerung begleitet war, Spitzbergen um etwa 20 km aufgetaucht sein und Zentralafrika sich um einen ähnlichen Betrag unter den Meeresspiegel gesenkt haben, falls die Erde dabei ihre Form bewahrt hätte. Natürlich kann sie letzteres nicht getan haben, denn auf ihrer fließenden Umorientierung beruht ja überhaupt die Möglichkeit großer Achsenverlagerungen. Aber sie wird in ihrer Anpassung um einen Betrag in der Größenordnung von 100 m zurückgeblieben sein hinter der sofortigen Anpassung des Meeresspiegels, und dies müßte sich in den Transgressionswechseln zeigen.

     Ich habe, wenn auch nur in vorläufiger Untersuchung, nach zwei Methoden versucht, diese Frage an der Hand des empirischen Materials über die Transgressionswechsel zu beantworten, und es sei vorausgeschickt, daß beide Methoden zu einer Bestätigung interner Achsenverlagerungen in Verbindung mit den Polwanderungen zu führen scheinen.

Abb. 42.

Transgression (punktiert), Regression (schraffiert) und Polwanderung zwischen Früh-Devon und Früh-Karbon.

     Die eine Prüfung besteht in einem Vergleich der Transgressionswechsel zwischen Devon und Perm mit der gleichzeitig erfolgten Polwanderung. Strenggenommen müßte man natürlich die wahre Polwanderung benutzen; aber die hier verwendete relative Polwanderung in bezug auf Afrika wird von ihr nicht sehr stark abweichen. Die größte Unsicherheit entsteht jedenfalls dadurch, daß die Lage und Ausdehnung der Transgressionsmeere für die verschiedenen Zeiten nur sehr ungenau bestimmt ist.

     Trägt man in die rekonstruierte Karbon-Erdkarte die Küstenlinien der Transgressionsmeere nach den üblichen paläogeographischen Darstellungen, z. B. von Kossmat oder L. Waagen, für die beiden Zeitpunkte des Früh-Devons und Früh-Karbons ein, so ergeben sich die in Abb. 42 dargestellten, in der Zwischenzeit untergetauchten und aufgetauchten Gebiete (nicht zu verwechseln mit den damals trocken liegenden bzw. unter Wasser liegenden Gebieten). In dieser Zeit rückte aber der Südpol von Antarktika nach Südafrika vor^[4], so daß Südamerika in den Quadranten „vor“ dem wandernden Pol fällt. Der Nordpol dagegen entfernte sich von Nordamerika. Wir sehen also die Regel bestätigt: Vor dem Pol Regression, hinter dem Pol Transgression.

Abb. 43.

Transgression (punktiert), Regression (schraffiert) und Polwanderung zwischen Früh-Karbon und Spät-Perm.

     In der Folgezeit, vom Früh-Karbon bis zum Spät-Perm, haben nun die Pole eine ganz andere Wanderungsrichtung: Der Südpol wandert von Südafrika nach Australien, der Nordpol nähert sich wieder Nordamerika. Die in diesem Zeitraum auftauchenden und untertauchenden Gebiete sind in Abb. 43 eingetragen, und man sieht wieder die Regel bestätigt, was um so wirkungsvoller erscheint, als sich die Verhältnisse sowohl in Nord- wie in Südamerika gerade umgekehrt haben.

     Diese Ergebnisse scheinen also zu zeigen, daß die Polwanderung vom Devon zum Perm tatsächlich mit einer Verlagerung der Erdachse im Erdinnern verbunden war.

     Allerdings möchte ich nicht unerwähnt lassen, daß der Versuch einer Fortführung dieser Prüfung für die weiteren erdgeschichtlichen Perioden bisher nicht zu eindeutigen Ergebnissen geführt hat. Die nächsten Perioden der Erdgeschichte haben allerdings so unbedeutende Polwanderungen, daß sie schon aus diesem Grunde für eine solche Prüfung wenig geeignet erscheinen. Aber auch für die Tertiärzeit mit ihrer großen und raschen Polwanderung konnte ich bisher keine klaren Ergebnisse erhalten. Es ist möglich, daß man hier nicht mehr mit den von mir benutzten relativen Polwanderungen auskommt und die Untersuchung auf ausgeglichene Polwanderungen basieren muß. Die größte Schwierigkeit besteht aber zweifellos darin, daß die Transgressionsmeere für die einzelnen Unterabteilungen der Tertiärperiode, auf die es hier wegen der Schnelligkeit der Änderungen ankommt, erst ungenügend oder gar nicht kartiert sind. Ich vermute, zumal mit Rücksicht auf das Folgende, daß dies die Ursache dafür ist, daß sich hier bisher kein klares Bild ergeben will.

     Die zweite Prüfungsmethode besteht darin, daß man, anstatt die ganze Erdoberfläche für eine begrenzte Zeitspanne, nur einen bestimmten, gut untersuchten Teil der Erdoberfläche in seinem Verhalten während der ganzen Erdgeschichte (für uns seit dem Karbon) betrachtet und dabei seine Breitenänderungen mit den Transgressionswechseln vergleicht. Denn wenn die Regel: „Vor dem Pol Regression, hinter ihm Transgression“, gelten soll, so muß jede Breitenzunahme mit Regression, jede Breitenabnahme mit Transgression verbunden sein. Als Probe habe ich den bestbekannten Kontinent Europa benutzt. Für die Breitenänderung können wir die in Köppen-Wegener [151] für Leipzig abgeleiteten Zahlen benutzen (alles Nordbreiten):

Karbon	00°
Perm	13
Trias	20
Jura	19
Kreide	18
Eozän	15
Miozän	39
Beginn des Quartärs	53
Jetzt	51

     Die Breite nimmt also vom Karbon bis zur Trias zu, dann bis zum Eozän ab und von da bis zum Quartär wieder zu. Die größte Breite erreichte Leipzig wohl erst im mittleren Quartär.

     Andererseits lehrt die Geologie, daß vom Karbon bis zum Beginn der Jurazeit im allgemeinen Regression in Europa herrschte; dann aber setzen große Transgressionen ein, die das Jurameer und Kreidemeer schaffen und noch bis zum Eozän einen großen Teil Europas unter Wasser halten. Und von da ab beginnt wieder eine auffallende Regression, die zur gänzlichen Trockenlegung Europas führte. Selbst der schließlichen geringen Breitenabnahme seit dem Quartär scheinen wieder gewisse Transgressionserscheinungen zu entsprechen. Jedenfalls stimmt in großen Zügen die Regel gut, was hier besonders ins Gewicht fällt, weil Europa der bestuntersuchte Kontinent ist. Auch diese Probe scheint also zu zeigen, daß Polwanderungen tatsächlich mit Verlagerungen der Erdachse im Erdinnern verbunden sind. —

     Wir wollen schließlich noch kurz die Frage streifen, ob die Erdachse auch astronomische Verlagerungen, d. h. Schwankungen relativ zum System der Fixsterne, ausführt und ausgeführt hat.

     Daß solche Schwankungen gegenwärtig existieren, ist aus der Astronomie bekannt. Am längsten kennt man die Präzessionsbewegung, vermöge deren sich der Pol in 26000 Jahren um den Pol der Ekliptik herumbewegt, ohne daß dabei die Neigung der Erdachse zur Erdbahn, das ist die Schiefe der Ekliptik, verändert wird. Die noch dazutretende kleine Nutationsschwankung kommt in diesem Zusammenhang wegen ihres geringen Betrages nicht in Betracht. Aber außerdem zeigen die Störungsrechnungen, daß auch die Schiefe der Ekliptik nahezu periodische Schwankungen im Ausmaß mehrerer Grade mit einer Periode von etwa 40000 Jahren ausführt, die trotz ihrer Kleinheit im Laufe des Quartärs in Verbindung mit entsprechenden Änderungen der Perihellänge und der Bahnexzentrizität von maßgebendem Einfluß bei der Entstehung der Wechselfolge von Eis- und Interglazialzeiten geworden sind.

     Wir dürfen annehmen, daß diese Schwankungen der Ekliptikschiefe die ganze Erdgeschichte hindurch angedauert haben und dabei auf das Klima von ähnlicher Wirkung gewesen sind wie in der Quartärzeit. Wenn man z. B. neuerdings bei der permokarbonen Vereisung Spuren wiederholter abwechselnder Vorstöße und Rückzüge des Eises gefunden hat, die sich wohl durch weitere Untersuchungen noch vermehren werden, so ist es sehr wahrscheinlich, daß bei ihrer Entstehung diese periodische Schwankung der Ekliptikschiefe von ähnlichem maßgebenden Einfluß gewesen sein wird wie bei den entsprechenden Schwankungen im Quartär. Auch hat man bereits die Vermutung ausgesprochen, daß die anscheinend periodischen Schwankungen der Sedimentablagerung mit dieser Schwankung der Ekliptikschiefe zusammenhängen.

     Auf die Frage aber, ob etwa auch der Mittelwert, um den die Ekliptikschiefe in dieser Weise periodisch hin und her pendelt, im Laufe der Erdgeschichte größere Änderungen durchgemacht hat, kann uns die astronomische Störungsrechnung in keiner Weise Auskunft geben, und zwar aus zwei Gründen. Denn einerseits gehen in die Störungsrechnung die Massen sämtlicher Planeten des Sonnensystems ein, die nur bis zu einer gewissen Genauigkeitsgrenze bekannt sind, wodurch die Ausdehnung der Rechnung auf geologische Zeiten (mit Ausnahme der jüngsten, des Quartärs) illusorisch wird. Und zweitens ist die Erde nicht starr, wie bei der Störungsrechnung vorausgesetzt, sondern führt fließende Bewegungen aus, unterliegt Kontinentverschiebungen, Krustenwanderungen und wahrscheinlich auch inneren Achsenverlagerungen, alles Eigenschaften, die von großem Einfluß auf das Resultat sein müssen, deren rechnerische Berücksichtigung aber einstweilen ausgeschlossen ist. Von dieser Seite her können wir also keine weitere Auskunft erlangen.

     Ich möchte aber aufmerksam machen auf eine Eigentümlichkeit der geologischen Klimate, die in diesem Zusammenhang von großem Interesse ist. Nachdem im Permokarbon im damaligen, auf dem Gondwanaland liegenden Südpolargebiet eine der heutigen mindestens gleiche Entwicklung von Inlandeis geherrscht hatte, finden wir die ganzen folgenden Zeiten, Trias, Jura, Kreide, hindurch bis zum Frühtertiär nirgends auf der Erde sichere Spuren von Inlandeis, obwohl meist wenigstens einer der Pole auf Land oder doch in Landnähe lag, und es somit an Gelegenheit zur Inlandeisbildung kaum gefehlt hätte. Und gleichzeitig finden wir ein erstaunlich weites Vordringen der Pflanzen- und Tierwelt gegen die Pole. Erst im Laufe der Tertiärzeit bildeten sich am Nordpol neue Inlandeismassen, die dann im Quartär ihre größte Ausdehnung erreichten. Diese Schwankungen des Polarklimas würden sich sehr gut durch die Annahme erklären lassen, daß auch der Mittelwert, um den die 40000jährige Periode der Ekliptikschiefe hin und her geht, im Laufe der Erdgeschichte beträchtlichen Veränderungen unterworfen war, und zwar in der Weise, daß zu den Zeiten mit Inlandeis die Ekliptikschiefe klein, zu den Zeiten ohne Eis und mit weitem Vordringen der Organismen groß gewesen wäre.

     Es ist nämlich nicht schwer, sich die Wirkungen solcher Änderungen der Ekliptikschiefe auf das Klimasystem der Erde klarzumachen. Man braucht sich nur zu vergegenwärtigen, daß die Jahresschwankung der Temperatur wesentlich auf der Ekliptikschiefe beruht. Wird diese Null, steht also die Erdachse senkrecht auf der Erdbahn, so fällt bei der Kleinheit der Bahnexzentrizität die Jahresschwankung so gut wie ganz fort, und es herrscht überall auf der Erde das ganze Jahr hindurch zeitlich konstante Temperatur, wie heute nur in den Tropen. Im Polargebiet herrscht dann das ganze Jahr hindurch die dortige, sehr tiefe Mitteltemperatur; der Winter wird zwar wärmer als jetzt, aber die Temperatur bleibt doch dauernd unter dem Gefrierpunkt. Und der Sommer unterscheidet sich nicht von ihm. Pflanzenwuchs ist dann ausgeschlossen, da es im ganzen Jahre überhaupt keine Vegetationsperiode gibt. Die Pflanzenwelt wird also von den Polen weit abgedrängt, und ihr werden die Landtiere folgen müssen. Und weiter kann der Niederschlag, der das ganze Jahr hindurch in Form von Schnee fällt, nicht schmelzen, weil mit der Sommerwärme auch die Schmelzperiode fehlt. Er muß sich anhäufen und alles Land mit Inlandeis überschwemmen.

     Wird andererseits die Ekliptikschiefe wesentlich größer als heute, so wächst auch die Jahresschwankung der Temperatur im Polargebiet gewaltig an. Der Sommer wird dort viel wärmer und gestattet daher den Pflanzen und mit ihnen der Tierwelt des Landes, das ganze Gebiet bis einschließlich zum Pol zu besiedeln, selbst hochstämmige Bäume könnten dort wachsen, wenn die Mitteltemperatur des wärmsten Monats über + 10° C steigt, denn die strenge Winterkälte können, wie Sibirien zeigt, manche Formen überstehen. Sommerniederschlag fällt als Regen, und der als Schnee fallende Winterniederschlag wird durch die Sommerwärme ohne Schwierigkeit geschmolzen, so daß sich wie in Sibirien auch bei tiefer Jahresmitteltemperatur doch kein Inlandeis bilden kann. Dabei wird aber auch die Jahresmitteltemperatur im Polargebiet, wenn auch nur in geringem Maße, erhöht, weil die stärkere Einstrahlung im Sommer nicht durch größere Ausstrahlung im Winter völlig kompensiert werden kann; denn wenn die Sonne erst einmal unter dem Horizont steht, ist es für die Strahlungsbilanz gleichgültig, wie tief sie unter ihm steht. Man wird also aus den Klimazeugnissen der Pflanzen- und Tierwelt des Landes aus solchen Zeiten den Eindruck einer Milderung der Klimaunterschiede zwischen Pol und Äquator bekommen müssen.

     Die genannten paläoklimatischen Zeugnisse für derartige Schwankungen des Polarklimas im Laufe der Erdgeschichte bedürfen freilich noch durchaus weiterer Untersuchung. Auch ist zu beachten, daß sich für solche Schwankungen auch noch andere Ursachen finden lassen. Einstweilen erscheint es mir aber nicht unwahrscheinlich, daß sie reell sind, und daß sie sich am besten durch Änderungen der Ekliptikschiefe erklären lassen. Dadurch würden sie zu Anzeichen dafür, daß neben den bisher bekannten astronomischen Achsenänderungen der Erde noch weitere stattgefunden haben, die sich der astronomischen Berechnung entziehen.

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1. Auf die mathematische Bedingung hierfür brauchen wir hier nicht einzugehen.
2. Schon 1912 habe ich in Petermanns Mitteilungen (S. 309) darauf hingewiesen, daß man mit dem Auge, das ja für Symmetrieformen äußerst empfindlich ist, die systematische Verlagerung des Mittelpunktes der vom Pol beschriebenen Kurven erkennen könne.
3. Staub schreibt in seinem großen Werk über den Bau der Alpen [18; ähnlich auch in 215]: „Europa und Afrika wanderten gemeinsam nach N. Europa flieht von Afrika seit den Tagen des Perms, aber der gewaltige Koloß holt das kleine Europa schließlich im mittleren Tertiär ein, treibt die Böden des einstigen Ozeans zwischen Europa und Afrika als gewaltiges Gebirge über dasselbe hinaus und stößt es weiter nach N. Die Kontinentalverschiebung beträgt … 50 Breitengrade für Afrika und rund 35 bis 40 für Europa.“ Die Breitenänderung Europa als Kontinentverschiebung zu bezeichnen, ist eine entschiedene Begriffsverwirrung. Die Folge ist ein unbegründetes und höchst wahrscheinlich unrichtiges physikalisches Bild des Vorgangs, welches die beiden Annahmen involviert, daß 1. Europa und Afrika sich um die angegebenen Beträge über ihre Unterlage verschoben haben (Krustenwanderung Europas nach Norden, widerlegt durch die Schwereverteilung), und 2. keine innere Achsenverlagerung der Erde stattgefunden hat (unwahrscheinlich gemacht durch die systematischen Transgressionswechsel). Das Beispiel zeigt — und viele andere ließen sich hinzufügen —, wie wichtig im gegenwärtigen Stadium dieser Probleme eine scharfe Begriffsbestimmung ist.
4. Die Abbildungen sind auf Grund meiner älteren, vorläufigen Bestimmung der Pollagen entworfen. Die auf Grund vollständigeren Materials in Köppen-Wegener, Die Klimate der geologischen Vorzeit [151], abgeleiteten Pollagen sind etwas andere, doch ist der Unterschied nicht so groß, daß er unsere Schlußfolgerungen beeinträchtigt. Aus diesem Grunde wurde von einer Verbesserung der Abbildungen abgesehen.

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