Kompasse und die schlichte Aufteilung der Erde in Nord und Süd erwecken den Eindruck, unsere Erde besäße ein statisches Magnetfeld, das sich nie ändert. Tatsächlich ist dem nicht so und ein Kompass zeigt nicht einfach nur zum Nordpol. Deshalb werde ich euch heute einiges zum Erdmagnetfeld erzählen.

Entstehung

Obwohl sich Geophysiker schon seit Jahrzehnten mit dem Erdmagnetfeld beschäftigen, ist die Ursache nicht endgültig geklärt, da wir nur einen beschränkten Einblick in das Erdinnere haben. Durchgesetzt hat sich die Theorie vom selbsterregenden magnetohydrodynamischen Geodynamo. Hört sich kompliziert an, ist in den Grundzügen jedoch mit Schulphysik zu verstehen.

Dazu begeben wir uns gedanklich in den äußeren Erdkern. Dieser besteht u.a. aus vielen eisenhaltigen Molekülen und ist im Gegensatz zum inneren Erdkern flüssig. Das ist eine wichtige Eigenschaft für unser Magnetfeld und daher kommen die Silben "hydro". 

Da die Erde nach Innen hin immer heißer wird, geht man davon aus, dass somit Konvektionswalzen im Äußeren Erdkern entstehen. Da das Kernmaterial aufgrund des Eisenanteils elektrisch leitfähig ist, entstehen infolge der Bewegung elektrische Ströme. Durch die Ströme wird ein Magnetfeld induziert, das den Leiter, also die Konvektionswalzen, umgibt.

Zu etwa 95% lässt sich das an der Erdoberfläche gemessene Feld mit diesem Dynamoprinzip erklären. Allerdings ist unser Erdmagnetfeld auch Variationen unterworfen, z.B. durch Sonnenwinde. Lokal können auch starke magnetische Objekte Variationen verursachen, d.h. wenn neben dir ein starker Magnet liegt, ändert sich das Magnetfeld um dich herum. Ein Kompass wird nun vom Erdmagnetfeld beeinflusst sowie von dem Magneten neben dir und zeigt dann eventuell nicht mehr nach Norden.

Was genau zeigt ein Kompass denn jetzt an? Wie angedeutet weist er nicht zum Nordpol oder geographisch Nord, sondern zum magnetischen Süden. Das ist etwas verwirrend und eigentlich unbedeutend, da unsere Kompasse eine Nadel haben, die sowohl nach Nord als auch nach Süd zeigt. Tatsächlich liegt der magnetische Süden aber nicht weit vom Nordpol entfernt.

Magnetisch Nord und Süd leiten sich daraus ab, dass das Erdmagnetfeld in einer Näherung ein Dipolfeld ist, also wie ein klassischer Magnet in Nord und Süd unterteilbar ist. Man kann gedanklich so tun, als ob im Erdkern ein großer Stabmagnet ist, der für das Feld verantwortlich ist. Um das Erdmagnetfeld zu reproduzieren, muss seine Südseite in der geographischen Nordhalbkugel liegen. Tut man jetzt so, als ob der Magnet so lang ist wie der Durchmesser der Erde, wird es zwei „Durchstoßpunkte“ und damit Pole geben, die etwas abweichen von Nord- und Südpol. Die klassischen Pole entstehen dadurch, dass die Rotationsachse der Erde durch beide geht, d.h. die Erde dreht sich um die klassischen Pole.

Etwas verwirrend ist das trotzdem alles, man kann sich aber merken: Nord- und Südpol (oder geographisch Nord/Süd) sind durch die Rotationsbewegung definiert, magnetisch Nord und Süd durch das Erdmagnetfeld. Beide Definitionen führen zu unterschiedlichen Polen, die aber jeweils nah beieinander liegen.

Aktuell liegt magnetisch Süd ein paar hundert Kilometer von geographisch Nord entfernt. Allerdings polt sich das Erdmagnetfeld in regelmäßigen Abständen um, d.h. die Konvektionsströme ändern ihre Richtung. Durchschnittlich geschieht das alle 250.000 Jahre, die Umpolung selbst dauert auch einige tausend Jahre. In einem Fall der kompletten Umpolung wäre magnetisch Nord dann wieder im Bereich von geographisch Nord und ein Kompass würde zum magnetischen Süden zeigen, der dann auch tatsächlich in der Nähe des Südpols liegen würde. Da mittlerweile 780.000 Jahre seit der letzten Umpolung vergangen sind, wird schon länger eine Umpolung erwartet.

Einige Menschen nehmen das als Grund, um in einem solchen Falle Weltuntergangsszenarien zu verbreiten. Kritisch kann es werden, wenn sich das Magnetfeld kurzfristig stark schwächt und es zu Sonnenstürmen kommt, die eigentlich durch das Magnetfeld abgelenkt werden. Kosmische Strahlung könnte auch weniger gut abgelenkt werden. Ebenfalls denkbar ist eine Änderung des Klimas.

Es sei aber gesagt, vor rund 42.000 Jahren gab es schon eine kurzfristige Umpolung und die Menschheit hat es ebenfalls überlebt.

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