Sonnenwinde. Ein Referat von Marco Link aus der 9b

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1 Sonnenwinde Ein Referat von Marco Link aus der 9b

2 Gliederung: 1. Forschungsgeschichte 2. Form und Stärke des Erdmagnetfeldes 3. Entstehung und Aufrechterhaltung des Erdmagnetfeldes (Geodynamo) 4. Paläomagnetismus und die Umpolung des Erdmagnetfeldes 5. Beobachtung des Feldes

3 1. Forschungsgeschichte Schon die Chinesen und Mongolen erkannten vor mehr als tausend Jahren veröffentlichte der englische Naturphilosoph William Gilbert sein Werk De Magnete, das erklärt, dass die Erde die Ursache für die Ausrichtung der Kompassnadel ist. Carl Friedrich Gauß stellte eine umfassende Theorie des Erdmagnetismus auf. Außerdem konnte er 1839 beweisen, dass der Hauptteil des Erdmagnetfeldes aus dem Erdinnern stammt. Seit 1830 hat sich die Stärke des Erdmagnetfelds um 10% verringert und in den letzten hundert Jahren um etwa 6%. Heute vermutet man, dass das Erdmagnetfeld sich umpolt. Die magnetischen Pole sind nicht ortsfest Sie wandern etwa 30 km pro Jahr (90 m pro Tag)

4 2. Form und Stärke des Magnetfeldes Das Erdmagnetfeld ändert sich sehr langsam (in tausenden Jahren). Seine horizontale Komponente ist in die Nord-Süd Richtung gerichtet. Abweichungen von dieser Ausrichtung wird als geographische Deklination bezeichnet (Missweisung). In mittleren und hohen Breiten kommt eine Vertikalkomponente hinzu. Eine gute Kompassnadel ist so ausgerichtet, dass sie auf die Horizontalkomponente reagiert. Die geomagnetischen Pole der Erde stimmen nicht genau mit den geographischen Polen ein (z. Z. Dipolfeld um etwa 11,5 gegenüber der Erdachse). Sie zeigt in etwa nach Norden. Magnetische Erdachse

5 Dipolformel: B (R,λ)=M/R³*(1+3*sin²(λ))^(1/2) mit λ: magnetische Breite Es gibt viele Modelle und alle sollten die Form des gemessenen Feldes nahe der Erdoberfläche Bei einer geeigneten Wahl des Koordinatenursprungs und seiner Ausrichtung an der Oberfläche zu 90% mit einem Dipolfeld beschreiben. Mit bis zu 95% Anteil der Gesamtstärke, trägt das erdmagnetische Hauptfeld aus dem Erdinnern teil. 100 km über der Erdoberfläche beträgt der Anteil nur noch ca. 2%. Außerdem gibt es Störkörper in bis zu 20 km Tiefe, die mit einer Stärke von bis zu nt auf das Erdmagnetfeld einwirken. Das Erdmagnetfeld hat eine Stärke in der Größenordnung von 10^18 Joule.

6 3. Entstehung und Aufrechterhaltung des Erdmagnetfeldes (Geodynamo) Es gibt verschiedene Theorien über die Entstehung des Erdmagnetfeldes und es müssen folgende verschiedene Bedingungen erfüllt werden: Eine große Menge elektrischer Flüssigkeit oder eines solchen Gases vorhanden sein (auf der Erde ist es der flüssige Erdkern). Eine Energiequelle muss vorhanden sein, damit sich das flüssige leitende Material durch Konvektion durch den Erdkern bewegen kann. Der Planet muss rotieren, sodass sich die Konvektionsströme im Erdinnern durch ihre eigene Trägheit auf eine Schraubenbahn gezwungen wird. Führt zu einer Induktion. Man spricht daher von einem Geodynamo. Die Polarität hängt von der Orientierung des elektrischen Feldes ab.

7 Vielleicht tragen auch die von Mond und Sonne ausgehenden Gezeitenkräfte zur Entstehung des Erdmagnetfeldes bei. Die Gezeitenkräfte wirken aber mehr auf den Erdmantel als auf den Erdkern, da aber der Erdmantel einen größeren Radius besitzt. Dadurch entsteht eine größere Abbremsung des Erdmantels und wodurch der Erdkern schneller rotiert als der Erdmantel. Es wird allerdings auch durch die Tatsache ermöglicht, dass der Erdmantel flüssig ist. Es entsteht eine Superrotation Der Erdkern macht außerdem alle 900 Jahre eine zusätzliche Drehung. Man geht aber davon aus, dass nicht die Gezeiten dies bewirken, sondern der Geodynamo.

8 4. Paläomagnetismus und die Umpolung des Erdmagnetfeldes Seit damals ist die Magnetfeldrichtung gleichsam eingefroren. Das entsprechende wissentschaftliche Fach heißt Paläomagnetismus. Aufgrund einer Rekonstruktion weis man dass sich das Erdmagnetfeld alle 250 Mio. Jahre umkehrt. Daher liegen die magnetischen Pole etwa bei den geographischen Polen. Zur Zeit nimmt das Magnetfeld an Stärke ab. Wissenschaftler gehen davon aus, dass uns eine Umpolung bevorsteht. In der Regel dauert der Polsprung etwa bis Jahren. Umpolungen sind bis zu vor Jahren dokumentiert. Die Polsprünge haben in den letzten 120 Mio. Jahren zugenommen.

9 Während der Umpolung wäre die Erde den Sonnenwinden etwas stärker ausgesetzt. Außerdem wird es eine DNA-Mutation geben und die Evolution wird stärker vorangetrieben: Anzeichen einer bevorstehenden Polumkehr: Es gibt Stellen in der Kern Mantelzone, wo die Magnetflussrichtung umgekehrt ist. Die größte Region erstreckt sich südlich unter der Südspitze Afrikas nach Westen bis unter die Südspitze Südamerikas. Die Flussumkehr entsteht, wenn sich auf der Kern Mantel - Grenze durch Turbolenzen die Konvektionsströme und damit auch die magnetischen Feldlinien, die im Kern normalerweise horizontal verlaufen, zu vertikalen Schlaufen verbiegen. Diese und andere Veränderungen führen zu einer Umpolung des Feldes.

10 5. Beobachtung des Feldes Derzeit wird das Erdmagnetfeld in über 200 Laboratorien weltweit mit Satelliten gemessen und überwacht. Die genauesten Daten liefert derzeit der NASA-Satellit Magsat, aber in diesem Jahr ist der Start des Satelliten Swarm geplant. Außerdem werden magnetische Messungen für Geophysik und Erkundung von Rohstofflagerstätten vorgenommen. Und es werden Richtungsmessungen mit Magnetsonden und Kompassen für die Navigation durchgeführt. Magnetsonde Kompass

11 Ende Meine Quellen: Wikipedia