Langzeitvariationen des Erdmagnetfelds

Wir beschäftigen uns mit der Säkularvariation des magnetischen Kernfelds auf Zeitskalen von Jahrzehnten bis Jahrtausenden. Untersuchungen dieser langfristigen Entwicklung des Erdmagnetfelds der Vergangenheit dienen dazu, Rückschlüsse auf die Dynamik des äußeren Erdkerns und die das Magnetfeld erzeugenden Geodynamoprozesse zu ziehen. Sie ermöglichen außerdem Abschätzungen der langfristigen Änderungen der magnetischen Abschirmung gegen Sonnenwind und kosmische Strahlung. Die Kenntnis der vergangenen Variationen und ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse tief im Erdinnern sind nötig, um die zukünftige Entwicklung des Erdmagnetfelds abschätzen zu können. Daneben finden unsere Ergebnisse auch Anwendung zur geomagnetischen Datierung von archäologischem Material und Lavaströmen oder auch Sedimentbohrkernen, die z. B. für Umwelt- oder Klimastudien verwendet werden.

Diagramm des magnetischen Dipolmoments seit dem Jahr 1500.
Die mittlere globale Feldstärke (Dipolmoment) nimmt gegenwärtig stark ab. Wie lange diese Abnahme noch andauern wird ist bisher nicht vorhersagbar. Durch Rekonstruktionen der Änderungen der Vergangenheit versuchen wir die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen. Bisher sind jedoch auch diese Änderungen nur sehr ungenau bekannt.

Zwei Kategorien von Daten bilden die wichtigen Grundlagen unserer Arbeit: direkte Beobachtungsdaten und im Labor gemessene paläomagnetische Daten.

Direkte Beobachtungsdaten

Geomagnetische Observatorien liefern seit bald 200 Jahren kontinuierliche Beobachtungen von Stärke und Richtung des Erdmagnetfelds. Internationale Programme wie INTERMAGNET und Weltdatenzentren ermöglichen den Zugriff auf weltweite Messdaten magnetischer Observatorien. Auch historische Beobachtungen des Erdmagnetfelds, die es seit etwa 500 Jahren gibt, nutzen wir.

Paläomagnetischen Daten

Für die Zeit bevor es direkte Magnetfeldmessdaten gibt können Informationen über Stärke und Richtungen des Magnetfelds an Lavaströmen, archäologischen Fundstücken und Sedimentbohrkernen in Labormessungen bestimmt werden. Zusammen mit geeigneter Datierung des Materials läßt sich daran die Entwicklung des Erdmagnetfelds der letzen Jahrtausende und länger untersuchen. Wir arbeiten mit dem paläomagnetischen Labor der Sektion 5.2 zusammen und unterhalten in einer multinationalen Kooperation eine Datenbank (GEOMAGIA) mit archäo- und paläomagnetischen Daten der letzten 50.000 Jahre. Aus den Messdaten erstellen wir globale Magnetfeldmodelle der letzten Jahrtausende, anhand derer sich die Änderungen des Felds an jedem Ort der Erde veranschaulichen lassen. Wir arbeiten dabei eng mit der Gruppe für hochauflösende Feldmodellierung zusammen. Wir verwenden ähnlichen mathematische Methoden für die Langzeit-Modelle. Aufgrund der niedrigeren Genauigkeit der Daten, der schlechteren globalen Verteilung und Unsicherheiten in der Datierung zeigen diese Modelle eine deutlich geringere zeitliche und räumliche Auflösung, geben aber großräumige Änderungen und generelle zeitliche Trends wieder. Unter der Annahme, dass man die schwache elektrische Leitfähigkeit des Erdmantels vernachlässigen stellen diese Modelle auch die Feldverteilung und Änderungen an der Kern-Mantel-Grenze dar bieten damit Informationen über die Dynamik des Erdkerns und den Geodynamoprozess.

Kontakt

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Dr. Monika Korte
Geomagnetismus

Behlertstraße 3a
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14467 Potsdam
Tel. +49 331 288-1268

Modelle des erdmagnetischen Feldes