Niemegk 25.05.2004 (Powerpoint)

Das Erdmagnetfeld
Nicht wahrnehmbar,
aber doch nützlich:
-Navigation, Magnetkompass
-Dient Vögeln zur Orientierung
-Schutzschild für die Erde
-Liefert Information über das
Innere der Erde, insbesondere
Prozesse an der Kern/MantelGrenze.
Beschreibung,
Entstehung,
Auswirkungen
Das geomagnetische Dipolfeld
Dipol ca. 11° gegenüber
Rotationsachse
geneigt.
GFZ Potsdam, 1999 (M. Rother)
Entstehung:
„Geodynamo“ im
äußeren, metallischen,
flüssigen Erdkern.
Zusammenwirken von
- el. Leitfähigkeit (Induktion)
- Konvektion
- Erdrotation (Corioliskraft)
Das Hauptfeld ist kein reiner Dipol
Vertikalkomponente
Stärke des Hauptfelds:
ca. 30 000 nT am Äquator
ca. 60 000 nT an den Polen
Deklination
Der Kompass zeigt nicht
einfach zum magnetischen
Pol, sondern richtet sich
entlang der örtlichen
Magnetfeldlinien aus!
Das Krustenfeld – ein weiterer Anteil aus
dem Erdinneren
Lokale Anomalien
durch magnetisierte
Gesteine in der
Erdkruste.
Stärke: einige 100
bis 1000 nT
Quellen außerhalb der Erde
Stromsysteme in
Ionosphäre (100-300 km)
und
Magnetosphäre
(Ringstrom, 3-6 Erdradien)
Schnelle zeitliche
Änderungen
Nach: Introduction to Space Physics, M. G. Kivelson and C. T. Russell (eds.),
Cambridge University Press 1995
Zeitliche Änderungen des Erdmagnetfelds
Variationen des
Hauptfeldes
(interne Variationen)
Variationen der
äußeren Feldanteile
(externe Variationen)
Feldumkehrungen und
Polaritätsexkursionen
der vergangenen
160 Millionen Jahre
Schwarz: heutige (normale)
Polarität
Weiß: umgekehrte (inverse)
Polarität
Aus: Fundamentals of Geophysics, W. Lowrie,
Cambridge University Press 1997
Säkularvariation
Registrierung
verschiedener
Komponenten seit 1810
Änderung des magnetischen
Nordpols seit 1590
Säkularvariation:
Änderung der Deklination in Europa
von 1965 bis 1995
25°
1965
-10°
-5°
0°
5°
10°
15°
25°
1995
20°
-10°
-5°
0°
5°
10°
15°
20°
55°
55°
55°
55°
50°
50°
50°
50°
45°
45°
45°
45°
40°
40°
40°
40°
25°
25°
20°
-10°
-5°
0°
5°
10°
15°
20°
-10°
-5°
0°
5°
10°
15°
100°
6°
5°
4°
3°
2°
1°
0°
-1°
-2°
-3°
-4°
-5°
-6°
-7°
-8°
-9°
-10°
-11°
-12°
-13°
-14°
-15°
-16°
Externe Variationen
Durch Ionosphärenströme
erzeugter ruhiger Tagesgang
Magnetischer Sturm
Das Magnetfeld als Schutzschild gegen den
Sonnenwind
Auswirkungen magnetischer Stürme
• Polarlichter
• Störung der Telekommunikation,
Radartechnik etc.
• Stromausfälle aufgrund von Beschädigungen von
Überlandleitungen oder Transformatoren durch
induzierte Spannungen
• Ausfälle oder Beschädigungen von Satelliten
Derzeitige Abnahme des Dipolmoments
Seit Beginn der systematischen weltweiten Registrierung hat
das Dipolmoment um 10 % abgenommen.
Steht uns eine Feldumkehr bevor?
+ Die Abnahmerate scheint charakteristisch für Umkehrungen.
+ Eine Umkehrung könnte überfällig
sein, die letzte liegt 0.78 Mio. Jahre zurück.
- Die Umkehrraten sind sehr variabel, unser
Verständnis des Dynamoprozesses reicht
nicht aus um von „überfällig“ zu reden.
- Paläomagnetische Studien zeigen, dass
das Feld in der Vergangenheit zeitweise
Gewagte lineare Extrapolation der derzeitigen
auch ohne Umkehrung schwächer war
Abnahme des Dipolmoments.
und die Zu- und Abnahmeraten ebenfalls
sehr variabel sind.
Magnetotellurik
Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit der Erde aus
Magnetfeldvariationen und dadurch in der Erde induzierter
Spannung zur Erforschung geologischer Strukturen
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Kontinuierliche Registrierung
des Erdmagnetfelds
Satelliten: CHAMP
Observatorien