DAS ERDMAGNETFELD

DAS ERDMAGNETFELD
STEHT EINE UMPOLUNG BEVOR?
Unserer Erfahrung nach zeigt eine Kompassnadel stets nach Norden. Seit Jahrtausenden
nutzen Seeleute diese Eigenschaft zur Navigation. Noch wesentlich länger orientieren sich
Vögel und andere Tiere mit Magnetsinn am irdischen Magnetfeld.
Da mag es seltsam anmuten, dass die magnetischen Pole der Erde ihre Lage gelegentlich
vertauschen.
Wie eisenhaltige Vulkangesteine zeigen, die beim Erstarren die Orientierung des
Erdmagnetfelds zur jeweiligen Zeit speichern, polte sich das Feld in der 4,5 Milliarden Jahre
langen Geschichte unseres Planeten mehrere hundert Male um – im Mittel alle 250 000 Jahre.
Der letzte Polaritätswechsel liegt allerdings bereits 780 000 Jahre zurück.
Auffällig ist des Weiteren, dass das Magnetfeld seit der ersten Vermessung in den 1830er
Jahren um fast zehn Prozent schwächer geworden ist. Selbst wenn das Feld seine
Energiequelle komplett verloren hätte, sollte eine derart starke Abnahme zwanzigmal länger
dauern. Steht vielleicht eine weitere Feldumkehr unmittelbar bevor?
¬ Entstehung
Im Generator dreht sich eine Drahtspule, während sich in einem Planeten oder Stern ein
leitfähiges flüssiges oder gasförmiges Medium bewegt.
1. Im Erdinnern hält eine riesige Masse aus geschmolzenem Eisen (ein leitfähiges Fluid)
mit mehr als dem sechsfachen Volumen des Monds den Dynamo in Gang, der flüssige
äußere Erdkern, der viel Eisen enthält und den festen inneren Kern aus nahezu reinem
Eisen umschließt. Auf dem äußeren Erdkern liegt eine 2900 Kilometer mächtige
Schicht aus zähflüssigem Gestein auf, der Erdmantel, der wiederum von der sehr
dünnen Erdkruste umgeben ist, aus der die Kontinente und der Meeresboden bestehen.
Kruste und Mantel üben auf den Kern einen Druck von ungefähr dem
Zweimillionenfachen des Luftdrucks an der Erdoberfläche aus. Ähnlich extreme
Werte erreicht die Temperatur im Kern – rund 5000 Grad Celsius, das ist fast so heiß
wie die Sonnenoberfläche.
2. Die Energiequelle, die das Fluid in Bewegung hält, ist teils thermischer, teils
chemischer Art. Die hohe Kerntemperatur wirkt noch aus der Entstehung der Erde
weiter. Und bei der Energieabgabe nach oben erstarren Eisenminerale, was weitere
Wärme erzeugt. Dadurch entsteht eine Konvektion.
3. Der dritte Punkt entsteht durch die Rotation der Erde. Diese erzeugt die Corioliskraft,
die auf- und absteigende Schmelzen in korkenzieherähnliche Bahnen zwingt, die ein
starkes Magnetfeld erzeugen, von dem ca.
1% an der Oberfläche messbar wird.
Messung:Laborexperimente, 3-D-Computersimulationen
und genaue Vermessungen des Erdmagnetfelds mittels
Satelliten. Mit dem Minisatelliten Champ ist es möglich,
die Änderungen des geomagnetischen Felds an der
Kern-Mantel-Grenze in Echtzeit zu verfolgen. Damit
können wir das weitere Wachstum der Regionen
umgekehrten Flusses und ihre Wanderung unmittelbar
beobachten.
An der Erdoberfläche weist das Feld eine
Dipolstruktur auf, deren Achse zumeist in etwa mit
der Rotationsachse der Erde zusammenfällt. Wie
bei einem einfachen Stabmagneten tritt der größte
Teil des magnetischen Flusses durch die
Südhemisphäre aus dem Kern aus und durch die Nordhalbkugel wieder in ihn ein.
(Die Kompassnadel zeigt zum geografischen Nordpol, weil der südliche Pol des magnetischen
Dipols in dessen Nähe liegt.)
Aber die Satellitenmessungen haben gezeigt, dass der magnetische Fluss nicht gleichmäßig
über den Globus verteilt ist. Vielmehr konzentriert er sich auf Regionen in Nordamerika,
Sibirien und die Küste der Antarktis. Und es gibt Anomalien mit umgekehrtem Fluß, die
derzeit größer werden.
DEKLINATION
Da die Verbindungslinie der
magnetischen Pole gegenüber der
Erdachse um ca. 11,5° geneigt ist,
liegen die magnetischen Pole
derzeit etwa 2000 km von den
geographischen Polen entfernt.
DEVIATION
Als Deviation bezeichnet man
Abweichungen, die durch magnetische Felder in der Nähe des
Kompasses hervorgerufen werden können.
Mantel
INKLINATION
Äußerer Kern
2900 km tief
Als Inklination wird der
Winkel zwischen den
Tangenten an die
magnetischen Kraftlinien
und der Tangentialebene
an die Erdoberfläche
(Horizontale) bezeichnet.
In Mitteleuropa beträgt
die Inklination ca. 66,5°.
DER Kern (fest?)
Innerer
KOMPASSDREHFEHLER
In der Luftfahrt zeigt der Magnetkompass bei Beschleunigungen falsche Werte
an. Diesen Effekt nennt man „Beschleunigungsfehler“ (bei geradliniger
Beschleunigung) bzw. „Drehfehler“ (beim Kurvenflug).