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Diese Grafik zeigt die Magnetfeldstärke an der Erdoberfläche. Von Kapstadt bis nach Buenos Aires ist das Feld auffallend schwach.
Diese Grafik zeigt die Magnetfeldstärke an der Erdoberfläche. Von Kapstadt bis nach Buenos Aires ist das Feld auffallend schwach.(Foto: Deutsches GeoForschungszentrum GFZ)

Südafrika im Magnetfeld-Chaos: Zeigt der Kompass bald nach Süden?

Von Andrea Schorsch

Alle 500.000 Jahre stellt sich das Magnetfeld der Erde auf den Kopf und die Pole tauschen ihre Plätze. Die letzte Feldumkehr ist 780.000 Jahre her. Hat die nächste Umpolung womöglich bereits begonnen? Im Süden Afrikas deutet einiges darauf hin.

Es gibt eine Region im All, in der moderne Technik versagt. Fliegt Weltraum-Teleskop Hubble durch diesen Bereich – und das geschieht mehrmals täglich –, wird es vorsichtshalber auf "stand by" geschaltet. Die Internationale Raumstation ISS ist mit speziellen Abschirmungen ausgestattet, um in dieser Gegend keinen Schaden zu nehmen. Und Satelliten fallen hier gern einmal aus.

Hier gut zu erkennen: die erhöhte Strahlenbelastung zwischen Südafrika und Südamerika.
Hier gut zu erkennen: die erhöhte Strahlenbelastung zwischen Südafrika und Südamerika.

Geowissenschaftler bezeichnen dieses Phänomen mit einem Namen, der beinahe wie eine Krankheit klingt: Sie sprechen von der "Südatlantischen Anomalie". Damit bezeichnen sie das Gebiet, das sich von Südafrika über den südlichen Atlantik bis hin nach Südamerika erstreckt. Hier ist die kosmische Strahlung schon wenige hundert Kilometer über der Erde so hoch, dass sie Satelliten gefährlich werden kann. Schuld daran ist das Magnetfeld der Erde. Denn das ist es, was an dieser Stelle anders ist als normal.

Wo der Kompass fast versagt

Das Magnetfeld, das unseren Planeten umschließt und ihn vor Sonnenwinden und damit vor hochenergetischen Teilchen schützt, sieht aus der Ferne betrachtet wie das Magnetfeld eines Stabmagneten aus, wie ein Dipol also. Doch wie Monika Korte vom Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam erklärt, stellt man im Detail fest, "dass es an der Erdoberfläche viele Abweichungen von der Dipol-Struktur gibt". Das Erdmagnetfeld hat an verschiedenen Stellen der Erde sehr unterschiedliche Stärken und auch Richtungen. "Und", so die Geophysikerin, "es ändert sich ständig."

Mitunter sogar gravierend. Magnetisierte Gesteinsschichten am Ozeanboden dokumentieren, dass sich das Erdmagnetfeld im Laufe von Jahrmillionen mehrmals umgepolt hat. Nord- und Südpol tauschen im Schnitt alle 500.000 Jahre ihre Plätze. "Die letzte Umkehrung", so Korte, "ist nun 780.000 Jahre her… Und ja, es kann gut sein, dass in absehbarer Zeit eine Umpolung stattfindet." Es kann aber auch sein, dass sie bereits begonnen hat.

Das Dipolfeld der Erde in seiner einfachen Geometrie: Noch sieht es aus der Ferne betrachtet aus wie das Feld eines Stabmagneten.
Das Dipolfeld der Erde in seiner einfachen Geometrie: Noch sieht es aus der Ferne betrachtet aus wie das Feld eines Stabmagneten.(Foto: Deutsches GeoForschungsZentrum Potsdam GFZ)

Auffällig ist nämlich, dass die Magnetfeldstärke – global betrachtet – seit Beginn der Messungen vor 170 Jahren deutlich abgenommen hat. Und um auf die Südatlantische Anomalie zurückzukommen: Zwischen Kapstadt und Buenos Aires hat der magnetische Schutzschild ein Loch. "Hier ist das Magnetfeld deutlich schwächer als auf vergleichbaren Breiten", erzählt Korte. Messungen und mathematische Methoden lassen Rückschlüsse auf die Feldbeschaffenheit am Übergang vom Erdkern zum -Mantel zu. So kamen die Forscher zu einem überraschenden Ergebnis: "Im Bereich der Südatlantischen Anomalie verläuft das Magnetfeld nahe dem Erdkern genau entgegengesetzt zur herrschenden Dipol-Richtung", so die Geophysikerin. Da die Feldstärke vom Erdkern zur Erdoberfläche hin abnimmt, ist auf dem Südatlantik von einem umgekehrten Feld nichts zu merken. Dafür ist aber eine immer ausgeprägtere Magnetfeldschwäche feststellbar.

Norden hier, da und dort

"Solche Anomalien und vermehrt auftretende kleinräumige Feldstrukturen neben der Dipol-Struktur - das ist wahrscheinlich genau das, was bei einer Umkehrung passiert", betont Korte. "Das Erdmagnetfeld verschwindet nicht ganz, sondern wird erst einmal komplizierter. Dann gibt es zeitweise vielleicht sogar vier Pole oder noch mehr. Und dann schließlich baut sich in umgekehrter Richtung wieder die einfachere Geometrie eines Dipols auf."

Es kann also gut sein, dass wir tatsächlich gerade die Anfänge der lang erwarteten Feldumkehr erleben. Doch ein Grund zur Panik besteht nicht. Bis der Vorgang abgeschlossen ist und die Kompassnadel tatsächlich nach Süden zeigt, vergehen – so prognostizieren es die Forscher – voraussichtlich mehrere tausend Jahre.

Dr. Monika Korte bei magnetischen Messungen in Südafrika. Die Wissenschaftlerin leitet die Arbeitsgruppe "Geomagnetische Observatorien" am Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam.
Dr. Monika Korte bei magnetischen Messungen in Südafrika. Die Wissenschaftlerin leitet die Arbeitsgruppe "Geomagnetische Observatorien" am Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam.(Foto: Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ)

Wie es überhaupt zu diesen "Polsprüngen" kommt, weiß niemand. Das Erdmagnetfeld an sich entsteht durch einen im Erdkern stattfindenden dynamischen Prozess. Das Prinzip ähnelt dem eines Fahrrad-Dynamos. Deshalb sprechen Wissenschaftler auch gern vom Geodynamo. "Unabdingbar für das Erdmagnetfeld ist, dass sich die Erde dreht und dass sich ein flüssiger Erdkern langsam abkühlt", sagt die Expertin vom GeoForschungsZentrum. "Durch die Erdrotation im existierenden Magnetfeld entstehen dann Ströme im Erdinnern, die wiederum Magnetfelder erzeugen. Daraus ergibt sich ein Selbsterhaltungsmechanismus. Das Feld erzeugt sich immer wieder selbst.

Doch die Strömungsmuster im Erdkern sind unregelmäßig, und neben dieser großen Magnetfeldquelle gibt es noch weitere kleine. Denn auch magnetisierte Gesteine in der Erdkruste erzeugen Felder. Darüber hinaus kommen aus dem Weltraum externe Anteile hinzu. Das Erdmagnetfeld ist alles andere als ein komplett geordnetes und überschaubares System. Wer es in einem der weltweit verteilten Observatorien misst, muss immer Überlagerungen und Störungen in Kauf nehmen und berücksichtigen.

Besonders viele und genaue Daten versuchen Wissenschaftler aus dem Gebiet der Südatlantischen Anomalie zu bekommen. Schließlich könnte diese Region für die starke Abnahme des Magnetfeldes insgesamt verantwortlich sein und dabei helfen, den Prozess einer Feldumkehr nachzuvollziehen.

Was bedeutet das für unser Leben?

Wird das globale Magnetfeld zu schwach, gelangen hochenergetische Teilchen von der Sonne leichter in die Atmosphäre.
Wird das globale Magnetfeld zu schwach, gelangen hochenergetische Teilchen von der Sonne leichter in die Atmosphäre.

Womit wir auf der Erde zu rechnen haben, wenn das Magnetfeld vor einem Polsprung immer schwächer wird, lassen die Vorfälle bei so genannten magnetischen Stürmen erahnen. Wenn nämlich der Sonnenwind gelegentlich stärker ist als normal und der Schutz durch das Magnetfeld nicht mehr ausreicht, gelangen die elektrisch geladenen Teilchen der Sonne nicht nur an den Polkappen, sondern auch in niedrigeren Breiten in die Atmosphäre. Dann sind Polarlichter plötzlich bis nach Süddeutschland sichtbar. So war es im Herbst 2003. Die moderne Technik kann in einem solchen Fall völlig verrückt spielen. Wie die Erfahrungen mit der Südatlantischen Anomalie zeigen, leidet die empfindliche Elektronik von Satelliten unter dem extremen Beschuss von geladenen Teilchen. Navigationssysteme, Funkverkehr und Fernsehprogramme können zusammenbrechen, und Telekommunikation und Radiowellen werden bei magnetischen Stürmen stark gestört. Die Stromversorgung kann zum Erliegen kommen, und natürlich ist auch der Flugverkehr betroffen: "2003 mussten Flugzeuge, die polnahe Routen fliegen, umgeleitet werden", erzählt Korte. "Zum einen, weil die Kommunikation sonst nicht mehr funktioniert hätte, zum anderen, weil die Strahlenbelastung für Passagiere und Besatzung sonst sehr hoch gewesen wäre."

Wenn wir nicht so hoch technisiert wären, hätte ein global sehr schwaches Magnetfeld, wie es im Prozess der Umpolung zu erwarten ist, vielleicht kaum Auswirkungen auf unser Leben. "Neben dem Magnetfeld schützt uns ja noch die Atmosphäre vor der Strahlung", sagt die Magnetfeld-Expertin beruhigend. "An ein Massensterben von Organismen brauchen wir in diesem Zusammenhang wohl nicht zu denken", ergänzt sie. "So etwas gab es ja immer wieder auf der Erde. Doch mit einer Umkehrung des Erdmagnetfelds oder mit einem sehr schwachen Feld scheint das nie etwas zu tun gehabt zu haben. Meiner Meinung nach", sagt die Wissenschaftlerin, "ist es die Technologie, die bei einer Umpolung die größten Probleme bekommt."

Am 15. Juli 2010 ist Satellit CHAMP seit zehn Jahren im Einsatz.
Am 15. Juli 2010 ist Satellit CHAMP seit zehn Jahren im Einsatz.(Foto: Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ)

Es ist aber auch die Technologie, die es den Forschern ermöglicht, Veränderungen des Erdmagnetfeldes zu verfolgen, zu verstehen und möglicherweise irgendwann auch vorherzusagen. Mit CHAMP hat das GeoForschungsZentrum im Jahr 2000 einen Satelliten in Umlauf gebracht, der das Erdmagnetfeld präzise für jeden Ort und jede Höhe vermisst. CHAMP sollte eine Lebensdauer von fünf Jahren haben. Nun wird er am 15. Juli zehn Jahre alt und liefert immer noch sehr gute Daten. 2012 soll im Rahmen eines internationalen Projektes der ESA mit drei Satelliten die Nachfolgemission starten. Wenn das Erdmagnetfeld in naher Zukunft tatsächlich global so schwach werden sollte, dass unsere Alltags-Technik in Gefahr ist, dann werden es diese Satelliten als Erste wissen.

Quelle: n-tv.de

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