Erdmagnetfeld
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Das Erdmagnetfeld ist für das Leben auf der Erde von immenser Bedeutung.
Es schützt uns wie ein Schutzschild vor kosmischer Strahlung. Ohne Magnetfeld würden Sonnenwinde und radioaktive Strahlung aus dem All ungehindert auf unseren Planeten prallen.
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- 30.06.2010: Südafrika im Magnetfeld-Chaos - Zeigt der Kompass bald nach Süden? www.n-tv.de
Das Magnetfeld der Erde
Das Magnetfeld der Erde ähnelt es dem eines Dipols, eines typischen Stabmagneten. Dieser besitzt einen Nord- und einen Südpol. Am Nordpol treten die magnetischen Feldlinien aus und am Südpol wieder ein. Auf der Erde befindet sich - seit dem Polsprung vor 780.000 Jahren - der magnetische Nordpol auf der Südhalbkugel, in der Nähe des geografischen Südpols. Der magnetische Südpol wiederum liegt im Nordpolarmeer. Die Feldlinien des Dipols treten also in der Antarktis aus und nördlich von Kanada wieder ein. Deshalb zeigt ein Kompass, dessen Nadel sich an den Feldlinien ausrichtet, nach Norden.
Dass unser Planet überhaupt ein Magnetfeld besitzt, liegt an komplexen Prozessen im Erdinneren. Dort dreht sich eine Schicht aus flüssigem Eisen um den soliden Erdkern, der aus festem Metall besteht und einen Durchmesser von über 2.500 km aufweist. Durch die Rotationsbewegung wird ein Strom induziert, der wiederum ein magnetisches Feld erzeugt. Da das Prinzip das gleiche wie beim Dynamo ist, spricht man in diesem Zusammenhang auch vom "Geodynamo".
Das erzeugte Erdmagnetfeld ist allerdings nicht immer gleich stark. Der Grund dafür ist, dass sich die Eisenwirbel im Erdinnern chaotisch verhalten. Überall bilden sich kleine Turbulenzen, die sich auf der Erde durch Schwankungen im Magnetfeld bemerkbar machen. Auf diese Weise entsteht neben den Hauptpolen im Norden und Süden eine Vielzahl schwächerer Nebenpole.
Je zahlreicher und kräftiger diese kleinen Pole werden, desto mehr schwindet die Stärke der Hauptpole. In Folge dieser Aktivität können die Hauptpole irgendwann sogar ganz verschwinden und sich dann in umgekehrter Polung neu aufbauen.
Wanderung der Pole
Der Dipol der Erde verläuft weder, wie viele glauben, parallel zur Erdachse, noch ist er statisch. Nord- und Südpol verändern ihre Position laufend. Derzeit wandert beispielsweise der arktische Pol neunzig Meter pro Tag von Kanada Richtung Asien - also mehr als dreißig Kilometer im Jahr. Der magnetische Pol in der Antarktis ist seit dem Jahr 1841 gut 1300 Kilometer gewandert. Der arktische Pol wanderte immerhin 1100 Kilometer.
Schon seit dem neunzehnten Jahrhundert beobachten Observatorien auf der ganzen Welt das Magnetfeld der Erde. Dank moderner Satelliten lässt sich die genaue Position der Pole heute wesentlich einfacher bestimmen als früher.
Umpolung
Im Lauf der Erdgeschichte kam es schon häufiger zu einer Umkehrung des Erdmagnetfelds. Die letzte Umpolung geschah vor ca. 780.000 Jahren. In den letzten 400 Millionen Jahren tauschten Nord- und Südpol durchschnittlich alle 250.000 Jahre ihre Positionen. Zu beachten ist jedoch, dass Umpolungen extrem unregelmäßig stattfinden. Vor rund 200 Millionen Jahren tauschten Nord- und Südpol mehrfach ihre Positionen. Hundert Millionen Jahre später veränderte sich das Erdmagnetfeld gar nicht.
Um herauszufinden, wie sich das Erdmagnetfeld im Lauf der Geschichte verändert hat, untersuchen Wissenschaftler Lava vergangener Vulkanausbrüche, Sedimentgestein und auch tief gelegenes Antarktis-Eis. Die Gesteine enthalten eisenreiche Mineralien, die sich entlang der magnetischen Feldlinien ausgerichtet haben. In Proben, die älter als 780.000 Jahre sind, zeigen sie nach Süden - in jüngeren Proben nach Norden. Noch älteres Gestein lies die Forscher auf weitere Umpolungen schließen. Auch tief gelegenes Eis in der Antarktis beweist, dass das Magnetfeld vor ca. 800.000 Jahren umgekehrt gepolt war als wie es heute der Fall ist.
Statistisch gesehen ist also eine erneute Umkehr des Erdmagnetfelds überfällig. Und tatsächlich gibt es Anzeichen für eine bevorstehende Umpolung. In den vergangenen tausend Jahren hat das Magnetfeld der Erde kontinuierlich abgenommen. Seit Beginn der Messungen im Jahr 1830 verzeichneten Geophysiker einen Rückgang von zehn Prozent. Diese Veränderung könnte auf eine Neuausrichtung hindeuten. Über die Frage, wann die Umpolung stattfindet sind sich die Forscher uneins:
Schätzungen reichen von 2012 bis "in etwa 2000 Jahren".
Folgen einer Umkehrung des Magnetfeldes
Wenn das Erdmagnetfeld schwach ist, ist unser Planet über einen längeren Zeitraum erhöhter kosmischer Strahlung ausgesetzt. Dies führt aber nicht zu einer Apokalypse. "Zwischen den großen Massensterben in der Geschichte und einer Umkehr der Pole konnte kein Zusammenhang gefunden werden", sagt Monika Korte vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) in Potsdam.
Im Gegenteil: Manche Wissenschaftler glauben sogar, dass es durch die erhöhte Strahlung zu DNA-Mutationen kam und neue Arten entstanden. Ein Forscher stellte gar die Theorie auf, dass sich so vor zwei Millionen Jahren der Mensch aus dem Affen heraus entwickelte. Das lässt sich zwar schwer beweisen - was man aber weiß, ist, dass das Erdmagnetfeld zu dieser Zeit tatsächlich äußerst schwach war.
Viele Wissenschaftler rund um die 2012-Szene (u.A. Dieter Broers) glauben, dass durch eine Magnetfeldumpolung ein Bewusstseinssprung stattfinden wird (siehe 2012).
Den größten Einfluss wird eine Veränderung des Erdmagnetfelds vermutlich auf unsere sensible moderne Technik ausüben. Schon heute reagieren Satelliten extrem empfindlich auf magnetische Stürme oder Phasen erhöhter Sonnenwinde. Bei einem schwachen Erdmagnetfeld könnten sie ganz ausfallen; Stromausfälle, Störungen in der Kommunikations- und Navigationstechnik sind die Folge. Im Flugverkehr droht eine erhöhte Strahlenbelastung. Auch viele Tiere, die sich am Erdmagnetfeld orientieren, werden mit Problemen zu kämpfen haben.
Der Münchner Astrophysiker Harald Lesch untersuchte zusammen mit Guido Birk und Christian Konz, was mit unserem Planeten geschieht, wenn das Erdmagnetfeld völlig zum Erliegen kommen sollte. Das Ergebnis ihrer Simulation ist beruhigend:
Der sonst so schädliche Sonnenwind hilft der Erde, innerhalb kürzester Zeit ein neues schützendes Magnetfeld aufzubauen. Der Plasma-Strahl aus geladenen Teilchen donnert mit drei- bis vierhundert Kilometern pro Sekunde auf die Ionosphäre, einen ebenfalls aufgeladenen Teil der Atmosphäre. Beim Zusammenprall entstehen magnetische Schläuche, so genannte Filamente, auf der sonnenzugewandten Seite der Erde. Damit hat unser Planet ein neues Magnetfeld - und das innerhalb kürzester Zeit. "Der Selbstmagnetisierungsprozess der Erde dauert noch nicht einmal eine Viertelstunde", sagt Lesch.
Bislang ist das allerdings nur eine Theorie. Ob sie stimmt, könnte die Untersuchung des antarktischen Eises zeigen.
Zusammenhang zwischen Erdmagnetfeld und Vulkanausbrüchen / Erdbeben
Messungen von Dr. Rauscher
Dr. Rauscher, eine international anerkannte Astrophysikerin und Nuklearwissenschaftlerin, tätig u.a. bei Instituten wie dem Lawrence Berkeley National Laboratory und Lawrence Livermore Laboratory, berät regelmäßig die NASA und die US Navy. Beginn der 80er Jahre bauten sie und ihr Mann, Dr. William van Bise, einen empfindlichen Magnetfelddetektor um das geomagnetische Feld und das Pulsieren in Verbindung mit ionosphärischen Reizungen zu überwachen.
Ihre Forschung hat einige bedeutende Dinge ans Tageslicht gebracht: Zwei oder drei Wochen vor Vulkanausbrüchen oder Erdbeben ändert sich das Erdmagnetfeld. Diese Erkenntnis besagt, dass ein Überwachungssystem Erdbeben und Vulkanausbrüche voraussagen könnte. Dr. Rauscher und ihr Mann konnten nicht nur den Ausbruch von Mt. St. Helens in Washington voraussagen, sondern sagten in den folgenden eineinhalb Jahren auch 84 % der seismischen Aktivitäten voraus, die innerhalb eines 100 Quadratmeilen Radius um einen einzigen Detektor stattfanden.
Quellen
Weblinks
- www2.nict.go.jp - Echtzeit-Messungen des Erdmagnetfeldes
