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Erdmagnetfeld


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Die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. An der Erdoberfläche hat dieses die Form eines magnetischen Dipols wie es auch von einem sehr Stabmagneten erzeugt wird.

Das Erdmagnetfeld ist gegenüber der Erdachse geneigt

Das Erdmagnetfeld ist größtenteils statisch. Es weist in eine Kompassnadel richtet sich also in diese Richtung Dies wird zur Navigation eingesetzt und war den Chinesen und schon vor mehreren tausend Jahren bekannt. Die des Erdmagnetfeldes (magnetische Pole) fallen aber nicht mit den geographischen Polen der Erdachse zusammen sondern sind zur Zeit (2003) ca. 11 5° gegenüber der Erdachse geneigt. unterscheidet man den geographischen Nordpol und Südpol die durch die Richtung der Erdachse sind von den magnetischen Polen .

In der Geophysik wird ein weiteres Polpaar definiert und die geomagnetischen Pole die sich von den magnetischen Polen über 1000 km unterscheiden.

Das Magnetfeld der Erde lenkt die Teilchen des Sonnenwindes ab. Ohne dieses Feld die Strahlung für das bestehende Leben auf Erde wahrscheinlich tödlich. Satellitenmessungen ergeben dass es diesen Sonnenwind auf der sonnenabgewandten Seite in Höhen stark verformt ist und nicht mehr Dipolfeld entspricht. Es bildet sich sogar ein Plasmaschweif aus. Durch magnetische Stürme die durch den Sonnenwind verursacht werden wird die Stärke des zudem kurzzeitig verändert jedoch nur im Bereich einigen 100 nT ( Nanotesla ).

Der Stärke des Magnetfeldes der Erde mit ca. 30 bis 60 µT (Mikro tesla ) relativ klein. Aufgrund von magnetischen Materialien der Erde treten kleine lokale Abweichungen ( Anomalien ) des Feldes auf.

Inklinationskarte für 1860

Das Feld ist nicht parallel zur sondern tritt mit dem Inklinationswinkel in die Oberfläche ein. Diesen Winkel Feldlinien kann man durch eine waagerecht aufgehängte bestimmen. Er beträgt in Deutschland etwa 60° der Horizontalen. Am Nordpol und Südpol ist ca. 90° am Äquator 0°.

Inhaltsverzeichnis

Entstehung des Erdmagnetfeldes

Über die Entstehung des Erdmagnetfeldes gibt verschiedene Theorien. Sicher ist dass das Magnetfeld Erde vom Erdkern ausgeht.

Als eine mögliche Ursache des Magnetfeldes Konvektionsströme im äußeren flüssigen Erdkern die durch Temperaturunterschied zwischen dem festen inneren Erdkern und Erdmantel aufrecht erhalten werden. Ähnlich dem in angewendeten Prinzip der Autoinduktion wird durch die der elektrisch leitfähige Schmelze ein elektrischer Strom von dem das Magnetfeld der Erde ausgeht. Konvektion der Schmelze kann auch als Rotationsbewegung werden die das Bestreben hat die ursprüngliche der Rotationsachse ähnlich dem Foucaultschen Pendel beizubehalten. Daher liegen die magnetischen Pole in der Nähe der geographischen Pole.

Einer anderen Theorie zufolge tragen auch vom Mond aber auch von anderen Himmelskörpern ausgehenden Gezeitenkräfte zum Erdmagnetfeld bei: Durch die Gezeitenkräfte die Erde in ihrer Rotation allmählich abgebremst. Gezeitenkräfte wirken dabei auf den Erdmantel stärker als auf den Erdkern. Denn der größere des Erdmantels führt zu einem größeren Unterschied Anziehung durch den Mond da die dem zu- und abgewandten Bereiche des Erdmantels weiter entfernt sind als die entsprechenden Bereiche des In der Konsequenz bedeutet die stärkere Abbremsung Erdmantels dass der innere Erdkern ein wenig rotiert als der Erdmantel was nicht zuletzt die Wirkung des äußeren flüssigen Erdkerns als ermöglicht wird. Durch die schnellere Rotation des Erdkerns gegenüber dem Erdmantel wird ein elektrischer induziert der das Erdmagnetfeld hervorruft.

Geschichte

Im Jahre 1600 veröffentlichte der englische Arzt und Naturphilosoph Gilbert sein Werk De Magnete in dem er erstmals erkannte dass Erde die Ursache für die Ausrichtung der ist. Messungen in London ergaben zudem dass das Magnetfeld nicht ist sondern sich langsam ändert.

Wanderung des magnetischen Nordpols

Seit den ersten Messungen um 1550 hat sich die Stärke des Magnetfeldes etwa 20% verringert in den letzten hundert allein um ca. 6%. Die magnetischen Pole nicht ortsfest. Sie wandern derzeit etwa 7 km pro Jahr.

Paläomagnetismus

Eisenhaltiges Gestein das oberhalb des Curiepunktes wird und sich dann abkühlt wird in des äußeren Magnetfeldes normalerweise des Erdmagnetfeldes magnetisiert. trifft für Vulkangestein zu tritt aber auch Ziegeln oder Tongefäßen auf. Dadurch wird die quasi eingefroren und kann heute bestimmt werden. entsprechende wissenschaftliche Disziplin heißt Paläomagnetismus.

Aufgrund von Messungen an erstarrter Lava sich im Rahmen der Plattentektonik am mittelatlantischen Rücken ständig nachgebildet hat man dass sich das Erdmagnetfeld im Mittel alle 500.000 Jahre umkehrt. Dabei handelt es um einen Prozess der mit dem 11-jährigen Sonnenzyklus verwandt ist. Zuletzt hat er sich ca. 750.000 Jahren ereignet. Die Umpolung geschieht in einer relativ kurzen Zeitspanne von wenigen Jahren. Umpolungen sind bis etwa 100 Millionen zurück gut dokumentiert. Da das Magnetfeld derzeit könnte in nicht allzu ferner Zukunft eine bevorstehen. (Schätzung: Jahr 3000-4000) Diese Vermutung ist jedoch nicht gesichert.

Während der Phase der Umpolung war Erde schutzlos dem Sonnenwind ausgesetzt. Das korrespondiert der Beobachtung dass in den entsprechenden Sedimentschichten ein Artenwechsel von Kleinorganismen festgestellt werden konnte. war daher die Oszillation des Erdmagnetfeldes und die damit einhergehenden DNA-Mutationen durch hochenergetische Strahlung ein bedeutender Motor der Evolution .

Messungen des Magnetfeldes

Derzeit wird das Magnetfeld in über Laboratorien der Erde ständig gemessen und überwacht. Satelliten werden zu Magnetfeldmessungen verwendet z.B. der 2000 von Deutschland gestartete CHAMP. Die Messungen in Stärke und Richtung eine überaus große von 0 0002% ( Quelle geophysik.uni-münchen.de ).

Geomagnetik

Neben den globalen Messungen werden magnetische Messungen in großer Zahl für die Angewandte Geophysik und Erkundung von Lagerstätten vorgenommen. Nicht zuletzt sind Richtungsmessungen mit Magnetsonden und Kompassen für Zwecke der Navigation und Geodäsie zu erwähnen.

Orientierung am Erdmagnetfeld

Einige Tiere so z.B Blindmäuse Brieftauben Zugvögel Meeresschildkröten und wahrscheinlich auch Wale nutzen das Erdmagnetfeld zur Orientierung .

Weblinks



Bücher zum Thema Erdmagnetfeld

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