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Mechanismus rätselhaft

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 23.08.2007 14:26

Das Magnetfeld der Erde ähnelt vereinfacht dem eines magnetischen Dipols. Dabei treten die Feldlinien auf der Südhalbkugel aus der Erde aus und durch die Nordhalbkugel wieder in die Erde ein. Nach der nächsten Magnetfeldumkehr wird es dann genau andersherum sein.

Weil die Erde aber nicht so einfach wie ein Stabmagnet funktioniert, laufen die Linien nicht gerade vom Südpol zum Nordpol, sondern sind leicht gekrümmt. Dies ist die Ost-West-Komponente im Magnetfeld, in der Olsen und seine Mitarbeiter die jerks entdeckt haben. Zusätzlich gibt es noch Zonen unterschiedlicher Intensität im Magnetfeld. So gibt es über dem Südatlantik vor Brasilien eine ausgesprochene Schwächezone im Magnetfeld, die Satelliten und sogar Flugzeuge beachten müssen.

Bei der Erforschung des Erdmagnetfelds hängen die Geophysiker von Modellen ab, die mit seismischen Daten oder Satellitenmessungen gefüttert werden. Prinzipiell gehen Geophysiker davon aus, dass das Magnetfeld durch Bewegungen im flüssigen Planetenkern erzeugt wird. Und genau da liegt das Problem. Denn diese äußere Kernschale befindet sich in 3000 Kilometern Tiefe und schon deshalb außer Reichweite des Menschen und seiner Instrumente. Es wird eine ungeheure Hitze von schätzungsweise 4000 Grad Celsius herrschen und ein gigantischer Druck von rund 3,56 Millionen Atmosphären.

Der Erdkern besteht vermutlich zu rund 90 Prozent aus Eisen, dem andere Elemente wie Nickel, Wolfram oder Hafnium, möglicherweise auch Kalium beigemengt sind. Er ist zweigeteilt, mit einem festen inneren Kern von rund 2000 Kilometern Durchmesser und der darum liegenden Schale aus flüssigem Metall, die rund 2200 Kilometer dick ist. Dieses flüssige Metall ist in ständiger Bewegung, unter anderem angetrieben von den Temperaturunterschieden zwischen flüssigem Erdkern und dem darüberliegenden unteren Erdmantel. Der Erdkern ist zwischen 4000 und 5000 Grad heiß, während die Temperatur im angrenzenden Mantel steil auf 2500 Grad abfällt. Kühleres und damit dichteres Material sinkt in Richtung Erdmittelpunkt zurück, während heißeres aufsteigt. Diese Walzen sind jedoch keine vollkommenen Kreisläufe. Die von der Drehbewegung der Erde ausgelöste Corioliskraft verformt sie zu einer Schraubenbewegung, die auf die Pole ausgerichtet ist. Diese schraubenförmige Umwälzbewegung funktioniert wie ein Dynamo und ist eine der Ursachen für das Magnetfeld.

"Zu dieser Bewegung kommt aber auch noch das Wachstum des festen inneren Kerns als weitere Ursache hinzu", erklärt Francis Nimmo von der University of California in Los Angeles. Dieses Wachstum bedeutet nichts anderes, als dass sich durch die langsame Abkühlung die verschiedenen Bestandteile des ursprünglich homogenen flüssigen Kerns trennen. Schwere Elemente, darunter vermutlich Eisen, Wolfram oder Nickel, kristallisieren unter Hochdruck im festen Kern aus, während die leichteren Elemente wie Kalium in den flüssigen Kern aufsteigen. Und diese Aufstiegsbewegung sorgt dort für Turbulenzen, die das Magnetfeld zusätzlich antreiben. "Heutzutage dürfte dies die Hauptquelle für den Geodynamo sein", vermutet Nimmo.