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Jan 12, 2024

Das Erdmagnetfeld: erklärt

Unsere Schutzdecke schützt uns vor dem unbändigen Weltraumwetter. Die der Erde

Unsere Schutzdecke schützt uns vor dem unbändigen Weltraumwetter.

Das Erdmagnetfeld – auch Erdmagnetfeld genannt – wird im Inneren unseres Planeten erzeugt und erstreckt sich bis in den Weltraum, wodurch eine Region namens Magnetosphäre entsteht.

Ohne das Magnetfeld wäre das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, nicht möglich, da es uns alle vor der ständigen Bombardierung durch geladene Teilchen der Sonne – dem Sonnenwind – schützt. (Um zu erfahren, was mit einem Planeten passiert, wenn er sein Magnetfeld verliert, müssen Sie nur auf den Mars schauen.)

Die Erde hat zwei Polsätze, den geografischen Pol und die magnetischen Pole. Das Erdmagnetfeld kann man sich vorstellen, wenn man sich einen großen Stabmagneten im Inneren unseres Planeten vorstellt, der ungefähr auf der Erdachse ausgerichtet ist. Jedes Ende des Magneten liegt relativ nahe (etwa 10 Grad) am geografischen Nord- und Südpol. Die unsichtbaren Magnetfeldlinien der Erde bewegen sich in einer geschlossenen, kontinuierlichen Schleife und verlaufen an jedem Magnetpol nahezu vertikal.

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An den geographischen Nord- und Südpolen treffen die Längengrade gemäß der GIS-Geographie zusammen. Der geografische Nordpol liegt in der Mitte des Arktischen Ozeans und der geografische Südpol befindet sich in der Antarktis.

Magnetische Pole befinden sich dort, wo die magnetischen Anziehungslinien in die Erde eintreten. Der magnetische Nordpol ist auch als Norddippol bekannt und befindet sich derzeit auf der Ellesmere-Insel im Norden Kanadas. Wenn ein Magnetkompass nach Norden zeigt, richtet er sich nach dem Erdmagnetfeld aus und zeigt auf den magnetischen Nordpol, nicht auf den geografischen Nordpol, der laut GIS Geography tatsächlich etwa 310 Meilen (500 Kilometer) entfernt ist!

Und um die Sache noch etwas verwirrender zu machen: Was wir den magnetischen Nordpol nennen, ist in Wirklichkeit ein magnetischer Südpol … haben Sie Geduld. Magnetfeldquellen sind dipolar, das heißt, sie haben einen Nord- und einen Südpol. Und wenn es um Magnete geht, ziehen sich entgegengesetzte Pole (N und S) an, während andere Pole (N und N, S und S) sich abstoßen. Wenn also ein Kompass nach Norden zeigt, wird er tatsächlich vom magnetischen Südpol angezogen, der nahe am geografischen Nordpol liegt, so die wissenschaftliche FAQ-Website „Surprising Questions with Surprising Answers“ des Physikers Christopher Baird.

Im Gegensatz zu den geografischen Polen sind die magnetischen Pole der Erde nicht fixiert und neigen dazu, im Laufe der Zeit zu wandern. Laut der Antarktis-Reiseseite Antarctic Logistics identifizierte der britische Polarforscher James Clark Ross erstmals 1831 den magnetischen Nordpol auf der Boothis-Halbinsel im kanadischen Nunavut-Territorium. Nach Angaben des Royal Museums Greenwich bewegt sich der magnetische Nordpol seit seiner Entdeckung etwa 25 Meilen (40 Kilometer) pro Jahr in nordwestlicher Richtung. Darüber hinaus haben sich auch die Magnetpole der Erde „umgedreht“, sodass der Norden zum Süden und der Süden zum Norden wird. Diese magnetischen Umkehrungen treten in unregelmäßigen Abständen etwa alle 200.000 Jahre auf.

Das Erdmagnetfeld wird durch den sogenannten Geodynamo-Prozess erzeugt. Damit ein Planet durch den Geodynamo-Prozess sein eigenes Magnetfeld erzeugen kann, muss er laut National Geographic die folgenden Eigenschaften aufweisen:

Die Entstehung des Erdmagnetfeldes erfolgt tief im Erdinneren, genauer gesagt in einer Schicht, die als äußerer Kern bezeichnet wird. Nach Angaben des US Geological Survey wird hier die Konvektionsenergie der sich langsam bewegenden Eisenschmelze in elektrische und magnetische Energie umgewandelt. Das Magnetfeld induziert dann elektrische Ströme, die wiederum ihr eigenes Magnetfeld erzeugen, das in einer positiven Rückkopplungsschleife weitere elektrische Ströme induziert.

Unsere schützende magnetische „Blase“, bekannt als Magnetosphäre, schützt uns vor schädlichem Weltraumwetter wie Sonnenwind. Ohne die Magnetosphäre würde der Sonnenwind unsere Atmosphäre erodieren und unserem Planeten die lebensspendende Luft, die wir atmen, entziehen.

Nach Angaben der NASA schützt die Magnetosphäre die Erde auch vor großen Mengen an Partikelstrahlung, die bei Ereignissen des koronalen Massenauswurfs (CME) emittiert wird, und auch vor kosmischer Strahlung – Atomfragmenten –, die aus dem Weltraum auf die Erde herabregnen. Die Magnetosphäre stößt schädliche Energie von der Erde ab und fängt sie in Zonen ein, die als Van-Allen-Strahlungsgürtel bezeichnet werden. Diese ringförmigen Strahlungsgürtel können anschwellen, wenn die Sonnenaktivität zunimmt.

Aber unser Schutzschild ist nicht völlig unbesiegbar.

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Bei besonders starken Weltraumwetterereignissen wie starken Sonnenwinden oder großen CMEs wird das Erdmagnetfeld gestört und geomagnetische Stürme können in die Magnetosphäre eindringen und zu großflächigen Funk- und Stromausfällen führen sowie Astronauten und erdumlaufende Satelliten gefährden.

Im Jahr 1859 verursachte ein großer Sonnensturm namens Carrington Event weitreichende Ausfälle von Telegrafensystemen, und 1989 begleitete ein CME eine Sonneneruption und stürzte die gesamte kanadische Provinz Quebec in einen Stromausfall, der laut einer NASA-Erklärung etwa 12 Stunden dauerte .

Der Grad der magnetischen Störung durch ein CME hängt vom Magnetfeld des CME und des Erdmagnetfelds ab. Wenn das Magnetfeld des CME mit dem der Erde ausgerichtet ist und von Süden nach Norden zeigt, wird das CME ohne große Wirkung vorbeiziehen. Wenn die CME jedoch in die entgegengesetzte Richtung ausgerichtet ist, kann dies dazu führen, dass sich das Erdmagnetfeld neu organisiert, was große geomagnetische Stürme auslöst.

Ein weniger zerstörerischer und weitaus schönerer Nebeneffekt von Störungen der Magnetosphäre ist das Polarlicht über den Polarregionen der Erde. Das Phänomen ist auf der Nordhalbkugel als Nordlicht (Aurora Borealis) und auf der Südhalbkugel als Südlicht (Aurora Australis) bekannt.

Die Störungen im Erdmagnetfeld leiten Ionen nach unten zu den Erdpolen, wo sie mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen in der Erdatmosphäre kollidieren und so blendende Aurora-Lichtshows erzeugen.

Laut Science Daily haben sich die Magnetpole der Erde allein in den letzten 200 Millionen Jahren hunderte Male umgekehrt, wobei der Norden zum Süden und der Süden zum Norden wurde.

Nach Angaben der NASA kehren die Magnetpole etwa alle 200.000 bis 300.000 Jahre um, wobei seit der letzten Umkehrung mehr als doppelt so lange vergangen ist. Die jüngste magnetische Umkehrung der Erde ereignete sich vor etwa 790.000 Jahren, daher ist eine weitere Umkehr längst überfällig. Aber keine Sorge, die Magnetpole wechseln nicht einfach über Nacht, es kann Hunderte oder sogar Tausende von Jahren dauern, bis die Pole umkehren.

Die Erde ist nicht der einzige Planet im Sonnensystem, der über ein Magnetfeld verfügt. Laut der Union University weisen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun allesamt Magnetfelder auf, die weitaus stärker sind als die der Erde, obwohl die zugrunde liegenden Mechanismen, die diese Magnetfelder antreiben, noch nicht vollständig verstanden sind.

Nicht jeder Planet hat das Glück, über eine schützende Magnetschicht zu verfügen. Der Mars verfügt weder über genügend innere Wärme noch über die Flüssigkeit im Inneren, die zur Erzeugung eines Magnetfelds erforderlich ist. Venus hingegen hat einen flüssigen Kern, dreht sich aber nicht schnell genug, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Wissenschaftler das Innere unseres Planeten und die umgebende Weltraumumgebung untersuchen, ohne den Boden zu verlassen, sehen Sie sich diese Ressourcen des US Geological Survey an. Erfahren Sie mehr über das Erdmagnetfeld mit diesem kurzen Video von Arbor Scientific. Entdecken Sie magnetische und geografische Pole detaillierter mit dem Australian Antarctic Program.

Baird, CS (15. November 2013). Warum zeigt ein magnetischer Kompass auf den geografischen Nordpol? Wissenschaftliche Fragen mit überraschenden Antworten. Abgerufen am 4. Juli 2022 von www.wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/11/15/why-does-a-magnetic-compass-point-to-the-geographic-north-pole/

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Daisy Dobrijevic kam im Februar 2022 zu Space.com, nachdem sie zuvor als Mitarbeiterin für unsere Schwesterpublikation All About Space gearbeitet hatte. Bevor sie zu uns kam, absolvierte Daisy ein Redaktionspraktikum beim BBC Sky at Night Magazine und arbeitete am National Space Centre in Leicester, Großbritannien, wo es ihr Spaß machte, der Öffentlichkeit Weltraumwissenschaft zu vermitteln. Im Jahr 2021 schloss Daisy ihren Doktortitel in Pflanzenphysiologie ab und verfügt außerdem über einen Master in Umweltwissenschaften. Derzeit lebt sie in Nottingham, Großbritannien

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