Das Erdmagnetfeld

Das Erdmagnetfeld ist mehr oder weniger ein Dipolfeld, dessen Südpol in der Nähe des geografischen Nordpols liegt, und dessen Nordpol in der Nähe des geografischen Südpols. Wie man heute annimmt, wird der Hauptteil (ca. 95 %) des Erdmagnetfelds von Strömen im eisenhaltigen flüssigen äußeren Erdkern erzeugt. Der Rest rührt von elektrischen Strömen in Ionosphäre und Magnetosphäre her. Zwei Kräfte treiben die Eisenströme im Kern an – zum einen die Rotation der Erde und die in Folge davon auftretenden Corioliskräfte, zum anderen die Konvektionsströmungen, die aufgrund der Wärme im Erdinneren entstehen. Aus kleinen anfänglichen Instabilitäten konnte sich über Selbstinduktion ein stabiles Magnetfeld aufbauen. Wie das im Detail funktioniert, ist allerdings noch nicht endgültig geklärt. Man nennt das Erdmagnetfeld auch Magnetosphäre.

Polumkehr

Es hat in der Erdvergangenheit etliche Umpolungen des Erdmagnetfeldes gegeben, wie man aus der Magnetisierungsrichtung und dem Alter der Gesteine weiß. Der Vorgang der Umpolung dauert einige 1000 Jahre. Dabei lenken Änderungen in der Temperaturverteilung im Erdinneren die Konvektionsströme im äußeren Erdkern um, weshalb sich Zonen bilden, in denen das Magnetfeld entgegengesetzt zur vorherrschenden Richtung gerichtet ist. Das resultierende Erdmagnetfeld ist die Summe aus dem ursprünglichen Feld und diesen entgegengesetzt gerichteten „Störfeldern“ – es wird also schwächer. Die „Störfelder“ wachsen, überwiegen ab einer gewissen Zeit das ursprüngliche Feld und bauen ein neues Feld mit entgegengesetzter Richtung auf, das nach und nach stärker wird.
Im Mittel geschieht das im Abstand von einigen hunderttausend Jahren, die letzte Umpolung ist 780 000 Jahre her. Allerdings gibt es Anzeichen, dass in den nächsten 1000 bis 2000 Jahren eine weitere Umpolung bevorstehen könnte (wohlgemerkt – könnte). Das Erdfeld schwächt sich derzeit ab und es gibt Bereiche entgegengesetzter Magnetisierung (besonders deutlich in einem Gebiet im Südatlantik, das sich von Südafrika bis Südamerika erstreckt), die allmählich größer werden. (Allerdings hatte das Erdmagnetfeld nicht immer die heutige Stärke, eine Schwächung muss daher nicht zwangsläufig zu einer Umpolung führen.)
In Sedimentschichten, deren Alter mit Zeiten der Polumkehr zusammenfällt, wurden verstärkt Artenwechsel bei Kleinorganismen festgestellt. Dies könnte ein Hinweis auf die stärkere Strahlenbelastung und daraus folgende höhere Mutationsrate sein. Gott dies als Grund für eine Feldumpolung angeben zu lassen (siehe Eine rührende Geschichte"), ist allerdings schriftstellerische Freiheit, denn andererseits gibt es Hinweise darauf, dass wir selbst dann, wenn das Feld bei einer Umpolung kurzzeitig vollständig verschwinden sollte, der einfallenden Teilchenstrahlung nicht schutzlos ausgesetzt wären, da wir in der Atmosphäre einen zusätzlichen Schutzschild haben. Auf der Venus, die kein Magnetfeld hat, treffen die Teilchen des Sonnenwindes direkt auf die Ionosphäre. Dort werden elektrischen Ströme induziert, die wiederum Magnetfelder erzeugen. Diese Magnetfelder verhindern ein Eindringen der Sonnenwindteilchen, so dass der größte Teil des Sonnenwindes um den Planeten herumfließt.

Wenn nun an einem mittelozeanischen Rücken Magma austritt, beeinflusst das Magnetfeld das in dem flüssigen Gestein enthaltene Eisen. Eisen ist ein ferromagnetisches Material und lässt sich durch das Erdmagnetfeld magnetisieren, und zwar in der Richtung des Erdmagnetfeldes. Kühlt das Gestein ab und erstarrt, bleibt die Magnetisierung in ihm eingefroren. Kehrt sich nun die Richtung des Erdmagnetfeldes um, nimmt das frische Gestein diese neue Magnetisierung an. Es ist also entgegengesetzt zu dem älteren Gestein magnetisiert, sodass sich rechts und links des mittelozeanischen Rückens Streifen mit wechselnder Magnetisierung bilden.

Yucatán oder was passieren kann, wenn sich alle Assistentinnen einig sind

Michaela, die Assistentin für alles Philosophische und Psychologische, Yoga und Wellness. Chronisch unfrisiert liebt sie alles Chaotische, Kreative und möchte deshalb natürlich Leben im Universum haben.
Luzie, die Assistentin aus dem Untergeschoss, zuständig für alles Brennbare und Explosive, ist der Untergang aller Ordnung und Symmetrie und der Ruin der Nerven ihrer Kolleginnen.
Laplacie, der Laplacesche Dämon, der als fleißiger HiWi immer für Ordnung sorgt und für den nur die Quantenmechanik schlimmer ist als das Aufeinandertreffen aller drei Kolleginnen.
Gott, der Chef, der mit unerschütterlicher Ruhe die Kolleginnen und ihre Arbeiten dahin lenkt, wo er sie hinhaben will, zu einer funktionierenden Physik und irgendwann der Entstehung von Bakterien, Quallen, Nashörnern und anderen Lebewesen.
Gabriela, die Assistentin für Naturwissenschaften. Stets exakt frisiert hält sie hochsymmetrische Zustände für den Inbegriff von Schönheit und steht der Idee, Leben und das damit verbundene Chaos im Universum entstehen zu lassen, mit Skepsis, um nicht zu sagen, tief empfundenem Abscheu gegenüber.

„Chef, gucken Sie mal, ich glaub, sie ist festgefroren.“ Laplacie kniete vor einem michaelaförmigen Loch im Schnee, an dessen Grund Michaela lag.
„Oh. Ist sie doch noch vom Eisberg gesprungen. Nun, dann sollten wir sie auftauen. Luzie? Hätten Sie mal einen Moment?“
„Häh? Muss rühren! Worum geht‘s denn?“
„Die Kollegin bräuchte mal einen höllischen Feuerstoß.“ Gott deutete ins Loch. Luzie warf einen Blick hinein und kratzte sich die Hörner. „Macht‘n die da? Aber das hamwer gleich.“
Sie holte ihren Flammenwerfer und nach drei Sekunden tauchte leicht benebelt und mit angesengten Flügeln die aufgetaute Kollegin auf.
„Kann ich jetzt weiterrühren? Is‘n cooler Job, die Rührerei im flüssigen Erdkern. Fließen dolle Ströme und machen dolle Magnetfelder.“
Luzie verschwand im Vulkan, Michaela versank in Bewunderung des Polarlichtes, und Gabriela kam wie eine Furie herangestürmt. „Was geschieht hier? Wieso rührt sie nicht?“
„Aber, aber, meine hochverehrte Kollegin – sie rührt doch! Es ist alles in Ordnung! Sehen Sie!“
„In Ordnung? Nichts ist in Ordnung! Hier sind Streifen!“ Gabriela zerrte Gott zum mittelozeanischen Rücken und deutete auf den frisch entstandenen Ozeanboden. Gott teilte das Meer, er und Laplacie starrten folgsam auf den Boden, aber es dauerte eine Weile, bis Gott begriff, was die Kollegin meinte. „Ach, Sie meinen die unterschiedliche Richtung der Magnetisierung im neuen Gestein? Bei dem älteren Ozeanboden zeigt die Magnetisierung des Gesteins nach Norden. Und seit kurzem zeigt sie nach Süden. Hm. Seit die Kollegin ihre rührende Tätigkeit für einen Rettungseinsatz unterbrochen hat, um genau zu sein. Aber ist es nicht eigentlich egal, in welche Richtung das Erdmagnetfeld zeigt? Und so ein Streifenmuster sieht doch ganz hübsch aus.“
„Egal ist hier gar nichts! Und schon gar nicht sollte mein Feld ständig die Richtung ändern! Denn genau das bedeutet die unterschiedliche Magnetisierung des Gesteins. Es enthält Eisen. Das Gestein, meine ich. Solange das Gestein flüssig ist, sind die magnetischen Momente der Eisenatome beweglich und werden vom Erdmagnetfeld ausgerichtet. Diese Ausrichtung behalten sie bei, wenn das Gestein abkühlt und fest wird. Dadurch erhält das Gestein eine Magnetisierung. Das heißt also, wenn das Gestein mal so herum und mal so herum magnetisiert ist, muss das Feld, das die Atome ausgerichtet hat, seine Richtung geändert haben. Wo kämen wir hin, wenn das jeder täte! LUZIE!!!“
„Was‘n nu schon wieder? Kann man denn hier nich eine Sekunde in Ruhe rühren?“ Luzie schlurfte herbei, den Rührlöffel im Schlepptau. „Sehen Sie sich das an! Was haben Sie sich dabei gedacht? Können Sie nicht gleichmäßig in eine Richtung rühren?“
Luzie hockte sich neben den mittelozeanischen Rücken und betrachtete die Streifen. „Ja, woll‘n se denn lieber Punkte? Krieg ich auch hin, wetten?“
„NEIN!“ Gabrielas Hand zuckte, um die Haare zu raufen, konnte aber in letzter Sekunde von ihrer Eigentümerin an solch undiszpliniertem Benehmen gehindert werden. „Ich wünsche keine Punkte. Ich möchte ein unveränderliches Magnetfeld! Ordnung! O-R-D-N-U-N-G!“
Luzie runzelte die Stirn. „Uncool, das.“
Laplacie zupfte an Gottes Gewand. „Eigentlich find ich ja auch Ordnung besser, aber wenn das Erdmagnetfeld ab und zu die Richtung ändert, muss es dabei ja zunächst immer schwächer werden und dann in der neuen Richtung sich nach und nach wieder aufbauen. Dann gäb es Zeiten mit schwachem und gar keinem Feld. Dann gäbe es viel mehr Strahlung, die bis an den Erdboden käme. Und ...“
Gabriela starrte ihn an. „Du meinst, die Lebewesen könnten vernichtet werden? Luzie, was halten Sie von einer häufigeren Richtungsänderung? So etwa alle paar Monate?“
„Äh, also ich dachte eher an eine höhere Mutationsrate und damit schnellere Evolution ...“
Gott fuhr sich durch den Rauschebart. „Evolution, das ist gut. Das mit dem Aussterben lassen wir. Also vielleicht sollten wir das Erdfeld sich alle paar hunderttausend Jahre umpolen lassen. Luzie machen Sie doch mal einen Rührplan. Nicht zu regelmäßig. Aber das ist ja nicht so schwierig für Sie.“