Das Erdmagnetfeld ändert sich schnell – dies sind die Folgen der Polarumkehr

Das Magnetfeld der Erde, das uns vor dem Beschuss mit kosmischen Strahlen schützt, ändert sich ständig und die Magnetpole unseres Planeten bewegen sich von der geografischen Position weg Polen Pfad. Im Extremfall ist die Polarität umgekehrt: Der magnetische Nordpol wird zum Südpol und umgekehrt. Die Magnetpole bewegen sich am schnellsten, wenn sie weit von den geografischen Polen entfernt sind.

Gleichzeitig ändert das Erdmagnetfeld die Richtung. Dieser Vorgang läuft mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ab. Dies wurde vor 41.000 Jahren von Geologen für eine weltweite Umkehrung des Magnetfelds demonstriert. Ungefähr 2.000 Jahre später folgte eine Phase, in der sich das Feld um ungefähr 2,5 Grad pro Jahr verschob und entlang der Westküste Mittelamerikas erheblich schwächer wurde.

Das Erdmagnetfeld kann sich bis zu hundertmal schneller als erwartet ändern

Jetzt zeigt eine Studie in der Zeitschrift „NaturkommunikationEs stellte sich heraus, dass sich diese Änderung drastisch beschleunigen kann. Die Autoren unter der Leitung des Geophysikers Christopher Davies von der University of Leeds in Großbritannien kombinierten geologische Daten mit einem Computermodell, das den Entstehungsprozess des Feldes simuliert und die letzten 100.000 Jahre umfasst.

Das Ergebnis: Das Erdmagnetfeld kann sich bis zu hundertmal schneller ändern als bisher angenommen, bis zu zehn Grad pro Jahr. Die Änderung beträgt derzeit 0,1 Grad. Bisher war die schnellste Änderung von magnetischen Gesteinsproben ein Grad pro Jahr.

Im Allgemeinen wandern die Magnetpole durch Ströme im äußeren Erdkern, der durchschnittlich 2.900 Kilometer unter der Oberfläche beginnt und sich bis zu einer Tiefe von 5.150 Kilometern erstreckt. Der Kern besteht größtenteils aus flüssigem Eisen. Heißes Magma steigt zum Erdmantel auf, kühlt sich dort ab und fällt wieder ab. Gleichzeitig dreht sich der Kern und macht ihn zu einem „Geodynamo“. Denn die überlappenden Bewegungen erzeugen Elektrizität im Erdinneren und damit ein Magnetfeld, das sich dynamisch ändert. Es dient als Schutzschild für das Leben und unsere technische Zivilisation, da es neben kosmischen Strahlen auch den Sonnenwind sowie die durch Sonneneruptionen verursachten Strahlungsfluten verhindert.

„Die schnellsten Richtungswechsel finden in niedrigen Breiten statt“

Die Simulation von Davies und seinen Kollegen enthüllte die möglichen Ursachen für die schnellen Preisänderungen. Anscheinend sind sie mit Bereichen aus flüssigem Eisen im Erdkern verbunden, die sich mit dem Fluss des restlichen Metalls umgekehrt bewegen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass solche Änderungen mit der Physik des Dynamoprozesses kompatibel sind“, schreiben die Autoren der Studie. „Die schnellsten Richtungsänderungen finden vorzugsweise in niedrigen Breiten statt, in denen das Erdmagnetfeld schwächer ist.“ Deshalb ist es notwendig, dort in Zukunft nach Feldveränderungen zu suchen.

Dazu passen die Daten von Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (Esa). Sie zeigen, dass das Erdmagnetfeld in einem weiten Gebiet von Afrika bis Südamerika allmählich schwächer wird. Laut Esa gibt diese sogenannte südatlantische Abweichung keinen Anlass zur Sorge, kann jedoch zu technischen Problemen bei Satelliten oder Raumfahrzeugen führen, die über das Gebiet fliegen, da geladene Teilchen in ihre Umlaufbahnen gelangen können.

Gleichzeitig breitete sich die Anomalie weiter aus und wanderte mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 Kilometern pro Jahr nach Westen. Zusätzlich wurde südwestlich von Afrika ein zweites Zentrum mit reduzierter magnetischer Intensität geschaffen. Das bedeutet nach Esa legt nahe, dass sich die Anomalie in zwei separate Zellen aufteilen könnte. „Ihr neues orientalisches Minimum ist im letzten Jahrzehnt entstanden und hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt“, sagte der Geophysiker Jürgen Matzka vom Deutschen Geowissenschaftlichen Forschungszentrum. „Die Herausforderung besteht nun darin, die Prozesse im Kern der Erde zu verstehen, die diese Veränderungen antreiben.“

Beobachtungen regen zu Spekulationen darüber an, ob eine Polarverschiebung unmittelbar bevorsteht

Laut Esa-Daten hat sich das Magnetfeld der Erde in den letzten zwei Jahrhunderten um durchschnittlich neun Prozent abgeschwächt, wobei der Rückgang in der Region der südatlantischen Anomalie besonders ausgeprägt ist, wo die minimale Feldstärke seitdem um etwa 24.000 Nanotesla gesunken ist 1970 bis 22.000 Nanotesla (Tesla ist die Maßeinheit für die Flussdichte von magnetischen Wechselfeldern).

Diese Beobachtungen regen zu Spekulationen darüber an, ob die Erde eine weitere Polarverschiebung erfahren wird. Geologen haben sogar viele polare Veränderungen erlebt, fanden Geologen heraus. In der Vergangenheit wurde das Feld alle 200.000 bis 300.000 Jahre gedreht. Zuletzt geschah dies vor 780.000 Jahren – die nächste Polarverschiebung ist also mehr als überfällig.

Die vor 41.000 Jahren erwähnte Feldumkehr zählt nur teilweise, weil sie weniger als 1.000 Jahre dauerte. Wenn die frühen Leute damals einen Kompass gehabt hätten, hätte sich die Nadel nach Süden gedreht. Die Stromwanderung des magnetischen Nordpols kann als weiterer Hinweis dienen. Tatsächlich ändert der Punkt, an dem die Feldlinien des Erdmagnetfelds vertikal in die Erde verlaufen, schnell seine Position. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts bewegte er sich 16 Kilometer pro Jahr in Richtung Nord-Nord-West. In den 1990er Jahren beschleunigte sich sein Tempo auf 55 Kilometer pro Jahr, jetzt sind es noch 48 Kilometer.

Was Polarumkehr für die Erde bedeutet

Es liegt derzeit vier Grad südlich des geografischen Nordpols im Zentrum des Arktischen Ozeans. „Es kommt von einem Ort, der weiter vom geografischen Pol entfernt ist, und ist jetzt sehr nahe“, erklärt der Geophysiker Arnaud Chulliat von der University of Colorado in Boulder im Wissenschaftsportal „LiveScience“. „Wenn er sich weiter in diese Richtung bewegt, wird er über den geografischen Pol hinausgehen und sich von ihm entfernen, aber auf der anderen Seite, nämlich der einen Russisch Seite der Erde. „“

Der schnelle Spaziergang hat Konsequenzen. Weil es das sogenannte World Magnet Model (WMM) ändert, mit dem Wissenschaftler das Erdmagnetfeld genau darstellen können. Dies hängt nicht nur von der Navigation mit einem Magnetkompass ab, sondern auch von der ordnungsgemäßen Funktion von Telefonnetzen und globalen Ortungssystemen (GPS). Letztere werden von Militär- und Raumfahrtagenturen sowie von Fluggesellschaften, Reedereien, Rettungsdiensten sowie in der Forst- und Landwirtschaft eingesetzt.

Kartographen, Telefongesellschaften und Hersteller elektronischer Geräte verwenden ebenfalls die aus der WMM abgeleiteten Daten. In Betriebssystemen von Mobiltelefonen müssen sie beispielsweise Abweichungen in der Kompassanzeige korrigieren. Um das Modell auf dem neuesten Stand zu halten, wird es zeitweise aktualisiert. Zuletzt war dies 2015 der Fall, und Wissenschaftler planten das nächste Update für 2020. Aber der beschleunigte Polarweg vereitelte ihre Pläne. Aus diesem Grund haben sie beschlossen, das WMM mit einer vorläufigen Version zu aktualisieren, die bis zum regulären Update gilt.

Wenn der Polsprung zu schnell ist, kann die Hightech-Welt von 2020 nicht mithalten

Seltsamerweise bewegt sich der magnetische Südpol nicht auf ähnliche Weise. Nach Angaben des Geoforschungszentrums Potsdam bewegt es sich etwa 15 Kilometer pro Jahr vom geografischen Südpol entfernt und ist seit den 1990er Jahren für die östliche Antarktis im Arktischen Ozean relativ stabil. Normalerweise hat das Erdmagnetfeld zwei Pole. Aber anscheinend gibt es Störungen im Geodynamo. Sie destabilisieren das Feld. Es wird schwächer und es bilden sich gleichzeitig mehr Magnetpole. Der magnetische Nordpol kann eine solche Phase durchlaufen.

In einem Studie Der Geophysiker Phil Livermore von der British University of Leeds berichtete, dass das Phänomen vermutlich durch zwei Magnetfeldpunkte unter Sibirien und Kanada verursacht wird. Sie entstehen aus einem 420 km breiten horizontalen Strom flüssigen Eisens, den Livermore vor zwei Jahren in einer Tiefe von 3000 km entdeckte. Es fließt mit gut 40 Kilometern pro Jahr nach Kanada und Russland Europa – Dies ist dreimal schneller als sich das Material im äußeren Erdkern normalerweise bewegt.

Die Standorte organisierten eine Art Tauziehen um den magnetischen Nordpol. Anscheinend wird er schwächer kanadisch Sofort färben. „Deshalb gewinnt der sibirische Spot den Wettbewerb“, sagte Livermore gegenüber der Fachzeitschrift „Nature“.

Es gibt keine Hinweise darauf, dass lokale Veränderungen in der Arktis auf wichtige Ereignisse hinweisen, sagte Livermore. Eine neue Polarverschiebung scheint jedoch nicht völlig ausgeschlossen zu sein. Weil sich das Magma, das in das Erdinnere fließt, unvorhersehbar verhält, machen sie manchmal echte Sprünge. So kann es schnell mit einer Polaritätsumkehr gemacht werden.

Dies wird durch eine frühere Studie bestätigt, in der Geologen im US-Bundesstaat Oregon Spuren in alten Lavaströmen fanden, die auf eine Magnetfeldrotation von sechs Grad pro Tag hinweisen. Bei dieser Rate dauert die Polaritätsumkehr nur einen Monat. Dann hätte unsere technologische Welt ein großes Problem. Eine solche Polverschiebung wäre sicherlich zu schnell für eine entsprechende Aktualisierung der WMM.