Das Erdmagnetfeld ist unser natürlicher Schutzschild vor Sonnenwindpartikeln und kosmischer Strahlung. Es wird zum größten Teil durch Geodynamoprozesse im äußeren, flüssigen Erdkern erzeugt. Weitere Anteile entstehen durch magnetisierte Gesteine der Erdkruste, durch elektrische Ströme in der Ionosphäre und Magnetosphäre, sowie durch Ozeanströmungen. Wir nutzen Beobachtungsdaten vom Erdboden und Satelliten, um das  Erdmagnetfeld, die Eigenschaften des Plasma und die atmosphärischen Eigenschaften genau zu charakterisieren. Dies lässt Rückschlüsse auf dynamischen Vorgänge im Inneren der Erde, sowie im erdnahen Weltraum zu. Wir versuchen damit Fragen nach der zukünftigen Entwicklung des Erdmagnetfelds, sowie zum Weltraumwetter zu beantworten. 

Die Untersuchung der Säkularvariation des magnetischen Kernfelds auf allen Zeitskalen ist für das Verständnis der Dynamik des Erdkerns und des Geodynamoprozesses von Bedeutung. Unsere Rekonstruktionen des globalen Magnetfelds über historische bis paläomagnetische Zeitskalen dienen darüberhinaus der Abschätzung langfristiger Variationen in der Abschirmung gegen Sonnenwind und kosmische Strahlung.

• Webseite der Arbeitsgruppe Entwicklung des Erdmagnetfelds

Die Fluktuationen des Magnetfeldes der Erde auf Zeitskalen von Minuten bis Tagen sind in erster Linie externen Ursprunges, im Wesentlichen durch elektrische Ströme in der Ionosphäre (ein paar Hunderte von Kilometern über der Erdoberfläche) und der Magnetosphäre (mehrere Erdradien über der Erdoberfläche). Um die physikalischen Prozesse in der obersten Atmosphäre und dem erdnahen Weltraum zu verstehen, ist die Erforschung dieser geomagnetischen Variationen, insbesondere für die Vorhersage des Weltraumwetters, und -klimas essentiell.

• Webseite der Arbeitsgruppe Geomagnetische Variationen

Stromsysteme in Ionosphäre und Magnetosphäre tragen zum Magnetfeld und dessen Veränderung auf kurzen Zeitskalen (Sekunden bis wenige Jahre) bei. Die Charakterisierung dieser Prozesse ist unter dem Namen Weltraumwetter (Space Weather) bekannt. Es unterliegt Schwankungen die durch die Sonnenaktivität, durch das Erdmagnetfeld selbst, aber auch durch die Atmosphäre der Erde gesteuert werden. Wir untersuchen Beobachtungen des Magnetfeldes, kombiniert mit Beobachtungen atmosphärischer Parameter, um die komplexe Dynamik der Hochatmosphäre besser zu verstehen.

• Webseite der Arbeitsgruppe Ionosphäre und Obere Atmosphäre

Global verteilte geomagnetische Observatorien liefern hochqualitative, kontinuierliche Messungen des Erdmagnetfeldes. Sie geben Auskunft über im Erdkern und im erdnahen Weltraum stattfindende Änderungen und ermöglichen die optimale Auswertung von Satellitenmessungen. Echtzeitdaten sind ein wichtiges Instrument bei der Überwachung akuter Weltraumwetterereignisse. Vom Erdmagnetischen Observatorium Niemegk aus betreiben wir das globale Beobachtungsnetzwerk des GFZ sowie entsprechende internationale Kooperationsprogramme.

• Webseite der Arbeitsgruppe Geomagnetische Observatorien