Turbulenzen im Erdkern - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik Erde+Klima

Turbulenzen im Erdkern

Ein Blick auf die Oberfläche des Erdkerns ist den Geophysikern Nils Olsen und Mioara Mandea gelungen. Aus kurzfristigen Schwankungen des Erdmagnetfeldes entwickelten die beiden erstmals ein Bild davon, wie sich die Strömungen des flüssigen Eisens im äußeren Erdkern mit der Zeit verändern.

Das Erdmagnetfeld wird 3.000 Kilometer unter der Erdoberfläche erzeugt: durch turbulente Strömungen im äußeren Erdkern. Das Feld ähnelt dem Feld eines Stabmagneten, einem so genannten Dipol mit einem Plus- und einem Minuspol. Es hat aber auch noch kompliziertere Anteile. Seit den ersten Magnetfeldmessungen versuchen Geophysiker, die kurz- und langfristigen Schwankungen des Feldes zu verstehen ? bislang mit mäßigem Erfolg. So nimmt der Dipolanteil des Feldes beispielsweise seit 2.000 Jahren ab. Was diesen Trend verursacht und ob er sich fortsetzen wird oder nicht, ist unklar. Ab und zu wird das Erdmagnetfeld von einer Art Schluckauf geplagt ? plötzlichen kleineren Sprüngen (englisch „jerks“), die alle paar Jahre auftreten und lokal begrenzt sind.

Olsen und Mandea analysierten nun die Aufzeichnungen der Satelliten Ørstedt und Champ sowie von irdischen Observatorien aus den Jahren 1999 bis 2007, um zeitliche Veränderungen des Magnetfeldes an der Grenze zwischen Erdkern und Erdmantel aufzuspüren. Wie sie schreiben, lassen sich solche Schwankungen direkt in Bewegungen der Flüssigkeit an der Oberfläche des Erdkerns umrechnen. Dabei stellten die beiden Forscher fest, dass sich das Feld innerhalb weniger Monate überraschend schnell veränderte. Die Beschleunigung, die auf die Eisenströme wirkt, müsse etwa hundertmal so groß sein wie bislang angenommen.

Das Eisen im Erdkern unterliegt nicht nur magnetischen Kräften, sondern auch dem Auftrieb und der Coriolis-Kraft, die durch die Erddrehung zustande kommt. Im Großen und Ganzen bleiben die Wirbel und Walzen aus flüssigem Eisen ortsfest und verändern sich nur langsam. Dadurch erzeugen sie die langfristigen Veränderungen des Erdmagnetfeldes.

Was die kurzfristigen Änderungen verursacht, können Olsen und Mandea nicht erklären. Sie schreiben aber, dass der magnetische Schluckauf ihren Beobachtungen zufolge parallel zu Schwankungen der Tageslänge verläuft. Eine Verlagerung der Eisenströme könnte beide Effekte hervorrufen. Die Ergebnisse der Studie können dabei helfen, Modelle des Geodynamos zu verbessern, schreiben die beiden ? um womöglich in Zukunft sein kapriziöses Verhalten besser verstehen zu können.

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Nils Olsen (Danish National Space Center, Kopenhagen) und Mioara Mandea (Geoforschungszentrum Potsdam): Nature Geoscience Bd. 1, S. 390 Ute Kehse
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