erdmagnetisches Feld

erdmagnetisches Feld,

 

das v. a. an der Erdoberfläche und darüber lokal durch Deklination D, Inklination I, Horizontalintensität H, Vertikalintensität Z und Totalintensität F festgelegte Magnetfeld der Erde, das sich v. a. dadurch bemerkbar macht, dass eine frei bewegliche Magnetnadel sich in einer bestimmten Richtung einstellt. Von den angeführten erd- oder geomagnetischen Elementen reichen jeweils drei zur Beschreibung des erdmagnetischen Feldes aus. Sie müssen zur vollständigen Erfassung des erdmagnetischen Feldes an möglichst vielen Stellen der Erde gemessen werden. Die Ergebnisse werden in Karten des erdmagnetischen Feldes dargestellt. Linien gleicher Deklination heißen Isogonen, solche gleicher Inklination Isoklinen. Die Isogone für D = 0 heißt Agone, die Isokline für I = 0 erdmagnetischer oder geomagnetischer Äquator (Akline). Orte mit I = 90º sind die erdmagnetischen oder geomagnetischen Pole. Man kann das erdmagnetische Feld, dessen magnetische Induktion zwischen 30 μT (Mikrotesla) nahe dem erdmagnetischen Äquator und 60 μT nahe den erdmagnetischen Polen variiert, zerlegen in ein Hauptfeld (Anteil 95 %), das seinen Ursprung in elektrischen Stromsystemen im Erdinneren unterhalb der in 2 900 km Tiefe liegenden Kern-Mantel-Grenze hat und außerdem die Magnetfelder der durch äußere Einflüsse im Erdinneren induzierten elektrischen Ströme umfasst, und ein Restfeld, das zu einem größeren Teil von variablen elektrischen Strömen in der Hochatmosphäre, besonders in der Ionosphäre, sowie in der Magnetosphäre herrührt und zu einem im Allgemeinen sehr kleinen, vereinzelt jedoch bedeutenden Anteil von Gesteinen der Erdkruste (Krustenfeld) erzeugt wird.

 

Das Hauptfeld besteht aus einem symmetrischen Teil, dem Dipolfeld, und in einem geringeren Maße aus einem unsymmetrischen Anteil, dem Nicht-Dipolfeld, das von unsymmetrischen Stromsystemen herrührt. Mit abnehmender Entfernung von der Erdoberfläche nimmt das Dipolfeld langsamer als das Nicht-Dipolfeld ab und wird in der Hochatmosphäre oberhalb der Ionosphäre infolge des Einflusses der Ladungswolken des Sonnenwindes stark verzerrt (Magnetosphäre). - Angenähert gleicht daher das erdmagnetische Feld nahe der Erdoberfläche dem Feld eines im Erdmittelpunkt befindlichen magnetischen Dipols mit einem magnetischen Moment von 8,06 · 10¹⁵ Wb · m (Webermeter), dessen Achse um 11,4º gegen die Rotationsachse der Erde geneigt ist und die Erdoberfläche in den geomagnetischen Punkten durchstößt. Diese liegen in der Nähe der auch als Magnetpole der Erde bezeichneten erd- oder geomagnetischen Pole, jenen Punkten, in denen die Inklination I = 90º beträgt und die im Laufe der Zeit ihre Lage verändern. Nach den Messungen des internationalen Breitendienstes bewegt sich der nördliche arktische Magnetpol oder boreale Magnetpol (eigentlich ein magnetischer Südpol) jährlich um etwa 7,5 km in nördliche Richtung. Er lag 1980 bei 77,3º nördlicher Breite, 101,8º westlicher Länge, während er 1831 bei seiner Entdeckung bei 70,1º nördlicher Breite, 98,6º westlicher Länge lag. Der südliche antarktische Magnetpol oder australe Magnetpol (eigentlich ein magnetischer Nordpol) befand sich 1983 bei 65,2º südlicher Breite, 138,7º östlicher Länge, 1912 bei 72,2º südlicher Breite, 150,7º östlicher Länge; er verschiebt sich zurzeit um etwa 10 km pro Jahr in nordwestlicher Richtung.

 

Das erdmagnetische Feld ist zeitlichen und räumlichen Schwankungen unterworfen, die als erdmagnetische Variationen bezeichnet werden. Das Hauptfeld unterliegt infolge zeitlicher Änderungen der Stromsysteme im Erdinneren einer langsam verlaufenden erdmagnetischen Säkularvariation, wodurch seine Feldstärke und Induktion zurzeit um etwa 6 % pro Jahrhundert abnimmt. Die unter der Bezeichnung erdmagnetische Aktivität zusammengefassten schnellen zeitlichen Variationen des Restfeldes mit Perioden von 1 s bis mehr als 24 h werden durch den Sonnenwind hervorgerufen, also durch die Sonnenaktivität gesteuert; zu ihnen zählen die erdmagnetischen Stürme. Kleinräumige Variationen werden durch variable Magnetisierung der Erdkrustengesteine erzeugt, ein Teil der großräumigen Variationen durch unsymmetrische Stromsysteme im äußeren Erdkern.