Sonnenwinde

Sonnenwinde
Ein Referat von Marco Link aus der 9b
Gliederung:
1. Forschungsgeschichte
2. Form und Stärke des Erdmagnetfeldes
3. Entstehung und Aufrechterhaltung des
Erdmagnetfeldes (Geodynamo)
4. Paläomagnetismus und die Umpolung des
Erdmagnetfeldes
5. Beobachtung des Feldes
1.
Forschungsgeschichte
Schon die Chinesen und Mongolen erkannten vor mehr als tausend Jahren.
1600 veröffentlichte der englische Naturphilosoph William Gilbert sein Werk
De Magnete, das erklärt, dass die Erde die Ursache für die Ausrichtung der
Kompassnadel ist.
Carl Friedrich Gauß stellte eine umfassende Theorie des Erdmagnetismus
auf. Außerdem konnte er 1839 beweisen, dass der Hauptteil des
Erdmagnetfeldes aus dem Erdinnern stammt.
Seit 1830 hat sich die Stärke des Erdmagnetfelds um 10% verringert und in
den letzten hundert Jahren um etwa 6%.
Heute vermutet man, dass das Erdmagnetfeld sich umpolt.
Die magnetischen Pole sind nicht ortsfest
Sie wandern etwa 30 km pro Jahr (90 m pro Tag)
2.
Form und Stärke des Magnetfeldes
Das Erdmagnetfeld ändert sich sehr langsam (in tausenden Jahren).
Seine horizontale Komponente ist in die Nord-Süd Richtung gerichtet.
Abweichungen von dieser Ausrichtung wird als geographische Deklination
bezeichnet (Missweisung).
In mittleren und hohen Breiten kommt eine Vertikalkomponente hinzu.
Eine gute Kompassnadel ist so ausgerichtet, dass sie auf die
Horizontalkomponente reagiert.
Die geomagnetischen Pole der Erde stimmen nicht genau mit den
geographischen Polen ein (z. Z. Dipolfeld um etwa 11,5° gegenüber der
Erdachse).
Sie zeigt in
etwa nach
Norden.
Magnetische
Erdachse
Dipolformel:
B (R,λ)=M/R³*(1+3*sin²(λ))^(1/2) mit λ: magnetische Breite
Es gibt viele Modelle und alle sollten die Form des gemessenen Feldes nahe der
Erdoberfläche
Bei einer geeigneten Wahl des Koordinatenursprungs und seiner Ausrichtung
an der Oberfläche zu 90% mit einem Dipolfeld beschreiben.
•
Mit bis zu 95% Anteil der Gesamtstärke, trägt das erdmagnetische
Hauptfeld aus dem Erdinnern teil.
•
100 km über der Erdoberfläche beträgt der Anteil nur noch ca. 2%.
Außerdem gibt es Störkörper in bis zu 20 km Tiefe, die mit einer Stärke von bis
zu 100 – 1000 nT auf das Erdmagnetfeld einwirken.
Das Erdmagnetfeld hat eine Stärke in der Größenordnung von
10^18 Joule.
3.
Entstehung und Aufrechterhaltung des Erdmagnetfeldes
(Geodynamo)
Es gibt verschiedene Theorien über die Entstehung des Erdmagnetfeldes und es
müssen folgende verschiedene Bedingungen erfüllt werden:
•
Eine große Menge elektrischer Flüssigkeit oder eines solchen Gases
vorhanden sein (auf der Erde ist es der flüssige Erdkern).
•
Eine Energiequelle muss vorhanden sein, damit sich das flüssige
leitende Material durch Konvektion durch den Erdkern bewegen kann.
•
Der Planet muss rotieren, sodass sich die Konvektionsströme im
Erdinnern durch ihre eigene Trägheit auf eine Schraubenbahn
gezwungen wird.
Führt zu einer Induktion.
Man spricht daher von einem Geodynamo. Die Polarität hängt von
der Orientierung des elektrischen Feldes ab.
Vielleicht tragen auch die von Mond und Sonne ausgehenden Gezeitenkräfte
zur Entstehung des Erdmagnetfeldes bei.
Die Gezeitenkräfte wirken aber mehr auf den Erdmantel als auf den
Erdkern, da aber der Erdmantel einen größeren Radius besitzt.
Dadurch entsteht eine größere Abbremsung des Erdmantels und wodurch der
Erdkern schneller rotiert als der Erdmantel. Es wird allerdings auch durch die
Tatsache ermöglicht, dass der Erdmantel flüssig ist.
Es entsteht eine Superrotation
Der Erdkern macht außerdem alle 900 Jahre eine zusätzliche Drehung.
Man geht aber davon aus, dass nicht die Gezeiten dies bewirken,
sondern der Geodynamo.
4.
Paläomagnetismus und die Umpolung des Erdmagnetfeldes
Seit damals ist die Magnetfeldrichtung gleichsam eingefroren.
Das entsprechende wissentschaftliche Fach heißt Paläomagnetismus.
Aufgrund einer Rekonstruktion weis man dass sich das Erdmagnetfeld alle
250 Mio. Jahre umkehrt. Daher liegen die magnetischen Pole etwa bei den
geographischen Polen.
Zur Zeit nimmt das Magnetfeld an Stärke ab.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass uns
eine Umpolung bevorsteht. In der Regel
dauert der Polsprung etwa 4. 000 bis 10. 000
Jahren.
Umpolungen sind bis zu vor 100. 000 Jahren
dokumentiert.
Die Polsprünge haben in den
letzten 120 Mio. Jahren
zugenommen.
Während der Umpolung wäre die Erde den Sonnenwinden etwas stärker
ausgesetzt. Außerdem wird es eine DNA-Mutation geben und die Evolution
wird stärker vorangetrieben:
Anzeichen einer bevorstehenden Polumkehr:
Es gibt Stellen in der Kern – Mantelzone, wo die Magnetflussrichtung
umgekehrt ist. Die größte Region erstreckt sich südlich unter der Südspitze
Afrikas nach Westen bis unter die Südspitze Südamerikas.
Die Flussumkehr entsteht, wenn sich auf der Kern – Mantel - Grenze durch
Turbolenzen die Konvektionsströme und damit auch die magnetischen
Feldlinien, die im Kern normalerweise horizontal verlaufen, zu vertikalen
Schlaufen verbiegen.
Diese und andere Veränderungen führen zu einer Umpolung
des Feldes.
5.
Beobachtung des Feldes
Derzeit wird das Erdmagnetfeld in über 200 Laboratorien weltweit
mit Satelliten gemessen und überwacht.
Die genauesten Daten liefert derzeit der NASA-Satellit Magsat, aber in
diesem Jahr ist der Start des Satelliten Swarm geplant.
Außerdem werden magnetische Messungen für Geophysik und
Erkundung von Rohstofflagerstätten vorgenommen.
Und es werden Richtungsmessungen mit Magnetsonden und
Kompassen für die Navigation durchgeführt.
Magnetsonde
Kompass
Ende
Meine Quellen: Wikipedia