08.04.2004

Das Erdmagnetfeld - Dipol oder Oktupol?

Die Dauer der Umpolung scheint von der geographischen Breite abzuhängen.

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Miami (USA) - Riesige Mengen eisenreicher Flüssigkeit strömen im äußeren Kern der Erde in Tiefen zwischen 2891 und 5150 Kilometern. Diese Konvektionsbewegungen sind der Motor für einen gigantischen Dynamo-Prozess, über den das Erdmagnetfeld erzeugt wird. Ein großes Rätsel stellt für Geophysiker noch immer der regelmäßig auftretende Polwechsel dieses Magnetfeldes dar. Bradford M. Clement von der Florida International University erkannte nun sogar, dass die Dauer dieser Wechsel mit den Breitengraden variieren könnte. Anhand dieser Analysen, die Clement in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlichte, wird ein reines Dipol-Modell des Erdmagnetfeldes immer unwahrscheinlicher.

"Die Zeitdauer für einen 180° Polwechsel, ist ziemlich unsicher und variiert zwischen einigen Tausend bis zu 28.000 Jahren", so Clement. Genau diese großen Schwankungen versuchte der Geowissenschaftler nun zu erklären. So trug er den Zeitraum der letzten vier Umkehrungen des Magnetfeldes - die jüngste vollzog sich vor 790.000 Jahren - gegen die geographische Breite auf, an der die entsprechenden paläomagnetischen Bohrkernproben gewonnen wurden. Vor einem Polwechsel schwächt sich allgemein das dominierende Dipolfeld stark ab. Bei seinen Analysen zeigte sich nun deutlich, dass sich in Regionen näher am Äquator der Wechsel mit rund 2000 Jahren viel schneller vollzog als in Regionen zwischen dem 40. und 60. Breitengrad. Hier wiesen die Bohrkerne auf Umkehrzeiten von bis zu 12.000 Jahre hin.

Mit einem einfachen Dipol-Modell für das Erdmagnetfeld lässt sich dieses überraschende Verhalten nicht erklären. Denn dann müsste die Dauer unabhängig von dem Ort der paläomagnetische Probe sein. Clement hatte nun die Idee, dieses Verhalten mit Magnetfeldern höherer Ordnung zu erklären. Und tatsächlich zeigte ein zusätzlicher magnetischer Quadrupol mögliche Variationen mit dem Breitengrad. Am besten konnte er die Messwerte jedoch mit einem Oktupol-Modell in Übereinstimmung bringen.

Doch eine genaue Erklärung für die Zeitvariationen bleibt auch Clement schuldig. "Clement´s bevorzugtes Modell ist nicht die einzige Lösung und sie ist wahrscheinlich physikalisch unrealistisch", meint Ronald Merrill, Geowissenschaftler der University of Washington in Seattle in einem Kommentar zu dieser Arbeit. Doch bekomme dadurch die offene Diskussion um das Erdmagnetfeld einen neuen Impuls und man müsse noch mit weiteren überraschenden Erkenntnissen rechnen.


Jan Oliver Löfken

Weitere Infos:


Weiterführende Literatur:

  • Roberts.P. Mathematical Problems in the Geophysical Sciences, Am. Math. Soc., Providence, Rhode Island, 1971  
  • R.T. Merril et al., Geomagnetic polarity transitions, Rev. Geophys., Vol. 37, S. 201  
  • J.E.T. Channell, The last two geomagnetic polarity reversals recorded in high-deposition-rate sediment drifts, Nature, Vol. 389, S. 712


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