Donnerstag, 23. März 2023

[ #naturwissen ] Der Dynamo Erde - Das Erdmagnetfeld


Das Erdmagnetfeld ist mit dynamischen Vorgängen im Erdinneren und in der Atmosphäre verbunden. Es entsteht durch Dynamo-Prozesse im Erdkern und bildet einen Schutzschirm gegenüber energiereicher kosmischer und solarer Strahlung.

Dieses Feld unterliegt jedoch kontinuierlichen Schwankungen in seiner Stärke und Richtung. Erdmagnetfeldvariationen, bedingt durch Prozesse im Erdkern, finden auf unterschiedlichsten Zeitskalen von Jahren bis hin zu Jahrmillionen statt und werden unter dem Begriff Säkularvariation zusammengefasst.

Seit etwa 200 Jahren werden diese Feldvariationen durch weltweit verteilte erdmagnetische Observatorien gemessen. In Österreich werden diese Variationen seit fast 170 Jahren durch die ZAMG, gegründet als Zentralanstalt für Meteorologie und Erdmagnetismus, aufgezeichnet.
 Diese Beobachtungen mit bisher nicht erreichter Genauigkeit werden aktuell am Conrad Observatorium gemacht, einem der neuesten und am modernsten ausgestatteten Observatorien der Welt.

Durch die lange Zeitreihe magnetischer Observatoriumsmessungen, die bis ins 19. Jhd. zurückreichen, konnten einige Besonderheiten des Erdmagnetfeldes identifiziert werden. Auffallend ist ein signifikanter Abfall der gesamten Magnetfeldstärke (Dipolmoment) über den ganzen Beobachtungszeitraum.

Dipolment und Deklination. Das Dipolmoment nahm in diesem Zeitraum um mehr als 10% ab. Auch die Richtung des Magnetfeldes änderte sich deutlich, die Deklination in Europa um etwa 20°. Um die zeitlichen Abhängigkeiten dieser Beobachtungen auch auf längeren Zeitskalen zu untersuchen und damit die Ursachen dieser Säkluarvariationsprozesse zu hinterfragen ist es jedoch notwendig den Beobachtungszeitraum deutlich auszudehnen.

Auch die Temperatur beeinflusst das Erdmagnetfeld: Die so genannte Curie-Temperatur bildet beispielweise eine Grenze, oberhalb der ein Material seine Magnetisierung verliert. Für Gestein liegt die Curie-Temperatur bei etwa 580° und wird in einer Tiefe von durchschnittlich 25km erreicht. Mit diesem Wissens könnten Geothermiker mit Hilfe der Magnetik-Karte zusätzlich Rückschlüsse auf Wärmeflüsse in der Erde ziehen.

Conrad Observatorium. Das Conrad Observatorium ist ein geophysikalisches Observatorium, welches ein breites Spektrum an Beobachtungsmöglichkeiten zur Verfügung stellt. Das Observatorium ist nach dem österreichischen Geophysiker Victor Conrad (1876 - 1962) benannt, welcher viele Jahre an der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) in Wien arbeitete. Es befindet sich ca. 50 km südwestlich von Wien in einem Naturschutzgebiet auf dem Trafelberg, Niederösterreich, knapp über 1000 m Meereshöhe. Das Observatorium ist fast zur Gänze unterirdisch angelegt und garantiert damit, unter anderem, konstante Temperaturbedingungen für alle eingesetzten Messtechniken. Mit seiner Bandbreite an unterstützten Messverfahren, der Instrumentierung und dem Layout der Messstollen stellt das Conrad Observatorium einen weltweit einzigartigen Forschungs- und Entwicklungsstandort für Erdwissenschaftler aller Fachrichtungen dar.


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