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Rätselhafter Schutzschirm

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 11.09.2007 19:27

Wie ein unsichtbarer Schutzschild umgibt das Erdmagnetfeld unseren Planeten und lenkt die geladenen Teilchen des Sonnenwinds ab. Wohl von Anbeginn schützt es so das Leben auf der Erde. Doch wie das Erdmagnetfeld entsteht, wie es beschaffen ist und wie es sich verändert gehört zu den großen offenen Fragen der Geophysik. Dank der weltweit rund 200 Observatorien und der modernen Magnetfeldsatelliten wie Oersted oder Champ, wird unser Bild von dem schützenden Kraftfeld immer genauer. Inzwischen werden erstaunliche Einzelheiten deutlich.

Die magnetischen Erdpole stehen nie still. Ständig sind sie unterwegs, wandern um die geographischen Pole herum, und ebenso stetig verändert sich das Magnetfeld selbst. Es wird stärker und schwächer, und statistisch gesehen kehrt es sich so alle 200.000 Jahre sogar vollständig um: Aus dem magnetischen Nordpol wird der Südpol und umgekehrt. Weil das das letzte Mal vor 780.000 Jahren passiert ist, könnte man die Erde derzeit als "überfällig" bezeichnen. Aber mit Statistiken ist es so eine Sache. Während der Dinosaurierzeit war das Magnetfeld offenbar einmal 35 Millionen Jahre lang stabil. Dennoch beobachten Geophysiker das Feld mit Argusaugen. Schließlich schützt es uns vor dem steten Strom geladener Teilchen aus dem Weltraum, aber während einer Umpolung verschwindet zumindest der größte Teil dieses Schildes.

Das Erdmagnetfeld leitet den Sonnenwind um die Erde herum. Abbildung: Nasa

Eine Magnetfeldumkehr braucht Tausende von Jahren. Aber neben diesen langsamen Veränderungen gibt es auch schnelle Wechsel. So entdeckten Geophysiker jetzt geradezu abrupte Sprünge - Jerks genannt -, die sich innerhalb von Monaten vollziehen. Forscher des Dänischen Raumfahrtzentrums DNSC in Kopenhagen berichten über eine Reihe von kurzen Impulsen im Magnetfeld, die sich 1999, 2003 und 2005 ereigneten. "Das Besondere ist, dass wir in den vergangenen zehn Jahren drei Jerks hintereinander hatten", erklärt DNSC-Magnetfeldspezialist Nils Olsen. In den 40 Jahren davor zeichneten die Observatorien höchstens einen solchen Impuls im Jahrzehnt auf, manchmal sogar nur alle 20 Jahre.

"Weil sich diese Veränderungen so schnell abspielen, können wir durch sie viel über die Veränderungen im Erdkern erfahren", erklärt Monika Korte das Interesse der Magnetfeldforscher an diesen Impulsen. "Das Magnetfeld wird dort unten tief unter unseren Füßen erzeugt", erklärt Dr. Monika Korte augenzwinkernd, "da können wir nun einmal nicht hineinschauen." Korte ist beim Geoforschungszentrum Potsdam Chefin des geomagnetischen Observatoriums Niemegk südwestlich von Berlin. Den Magnetfeldforschern geht es so, wie früher den Ärzten, bevor es Durchleuchtungsverfahren wie Röntgen oder Kernspintomographie gab. Sie müssen aufgrund von Symptomen auf die Ursache schließen. Bei den Jerks handelt es sich um Änderungen in der Geschwindigkeit, mit der sich das Feld verändert, es reagiert also schneller oder langsamer als "normal". Diese Änderungen betreffen dabei nicht die dominierende Nord-Süd-gerichtete Komponente des Erdmagnetfelds, sondern die viel schwächere Ost-West-Komponente. Was sich bei der Auswertung der Observatorien-Daten schon angedeutet hatte, haben Olsens Auswertungen der Satellitendaten über die drei Impulse der Jahre 1999, 2003 und 2005 bestätigt: Sie waren lokale Veränderungen, so betraf der Jerk von 2003 hauptsächlich das Gebiet zwischen Australien und Indien, der 2005 dann Südafrika.

Ursache der Jerks ist noch umstritten

Wodurch die Jerks entstehen, ist noch umstritten. Schließlich läuft das Geschehen 3000 Kilometer unter unseren Füßen unter Ausschluß der Öffentlichkeit ab. Es könnten Schwingungen in der gesamten Walze aus geschmolzenem Material sein, die für die Erzeugung des Magnetfeldes verantwortlich ist, es könnten aber auch Veränderungen im über dem Erdkern liegenden Mantel sein. Nils Olsen bevorzugt die dritte Erklärungsmöglichkeit: "In etwa 3000 Kilometern Tiefe haben sich im Eisen große Wirbel ausgebildet, und wenn ein neuer Wirbel entsteht, messen wir einen Jerk." Dieser neue Wirbel verändert das Strömungssystem, und auf seiner einen Seite werden die Strömungen beschleunigt, auf der anderen abgebremst. Als der Jerk zwischen Australien und Indien auftauchte, hat sich darunter ein neuer Wirbel gebildet. Es geht dabei um schnelle Bewegungen, jedenfalls nach geologischen Maßstäben, denn nach menschlichen ist alles eher langsam. Die Wirbel bewegen sich im wahrsten Sinne des Wortes im Schneckentempo, nämlich mit 20 Kilometern pro Jahr.