3 Theorien zur Magnetosphäre

Ausschlaggebend für das heutige Thema war der Radiästhesie-Workshop, an dem ich im Frühsommer teilgenommen habe. Seither haben mich die Geogitter nicht mehr losgelassen. Und so kam ich nicht umhin mich näher mit dem Erdmagnetfeld zu beschäftigen. Im folgenden stelle ich euch drei Theorien zum Magnetfeld vor.

Theorie 1: Die Erde, ein riesiger Stabmagnet

Dieses Konzept dürfte jede*r aus dem Schulunterricht kennen. Hier wird davon ausgegangen, dass der zu einem großen Teil aus ferromagnetischen Stoffen bestehende Erdkern ein riesiger Dauermagnet sei, der von einem bis weit ins Weltall hinausgehende Magnetfeld umgeben ist. Dessen Kräfte sind in der Nähe des Nordpols und Südpols – wo die Magnetfeldlinien (fast) senkrecht in die Erde eintreten – am stärksten zu spüren.

Dank dieses Feldes richten sich alle freibeweglichen ferromagnetischen Stoffe immer in Nord-Südrichtung aus. Diese Eigenschaft nutzten Seefahrer jahrhundertlang, um mit Hilfe eines Kompasses durch die Weltmeere zu navigieren. Damals setzte man den geografischen Norden mit dem Magnetischen gleich. Heute wissen wir, dass dieser vom geografischen Nordpol mehrere Grad abweicht.

Und hier kommen wir schon zu den Grenzen des Models:

1. Bei einem Dauermagneten müssten die Feldlinien und somit die magnetischen Pole stabil sein. Tatsächlich aber tanzt die Erde wie ein Brummkreisel durchs All. Während der magnetische Pol in der Antarktis seit dem 15. Jh. bis heute in einer nahezu geraden Linie von der Ross Sea, über George V. Land, in die Dumont d’Urville Sea wanderte, beschrieb der magnetische Pol in der Arktis seit dieser Zeit eine verkorkste 8 zwischen Russland und Kanada.

Erdmagnetfeld, Bewegung des magnetischen Nordpols, graue Karte

Im rasanten Tempo wandert der magnetische Pol von Kanada in Richtung Russland.

2. Im Inneren der Erde ist die Temperatur so hoch, dass die ferromagnetischen Stoffe ihre magnetische Eigenschaften verlieren (Curie-Temperatur). In der kontinentalen Kruste wird diese Temperatur bereits bei ca. 20 km Tiefe überschritten, unter der ozeanischen Kruste schon in wesentlich geringerer Tiefe.

3. Bei einem Dauermagneten muss der entgegengesetzte Pol genau auf der gegenüberliegenden Seite liegen. In der Realität weicht der antarktische Pol mehre Grad vom errechneten Punkt ab!

Theorie 2.1: Leiterschleife

Die Idee beruht auf der Rotation des flüssigen Äußeren Erdkerns um den festen Inneren Erdkern. Aufgrund der Reibung kommt es zur Ionisierung, bzw. zur Freisetzung von Elektronen. Der Äußere Erdkern bildet somit ein stromdurchflossenen Leiter.

Wie aus der Physik bekannt, bildet sich um jeden Leiter (z.B. in Form eines Drahtes) ein Magnetfeld, das sich im 90 Grad Winkel zum Stromfluss kreisförmig ausbreitet. Die Magnetfeldlinien drehen sich im Uhrzeigersinn in Bezug auf die Flussrichtung der Elektronen im Leiter (Linke Faustregel).

Biegt man den Draht nun zu einem Ring, entsteht eine Leiterschleife. Die Magnetfeldlinien nehmen nun die Form eines Torus an, wobei die Linien im Zentrum der Schleife fast senkrecht durchgehen. Bezogen auf die Erde würden wir diese Zone, der senkrechtauftreffende Magnetfeldlinien als magnetische Pole wahrnehmen.

Mit diesem Model wäre das Problem mit der Curie-Temperatur umschifft und auch die Beweglichkeit der Pole geklärt, weil die Flüsse im Inneren nicht störungsfrei verlaufen. Bleibt einzig die Tatsache mit dem antarktischen Pol. Denn auch in diesem Modell müsste der magnetische Gegenpol auf einer Lotlinie liegen.

Theorie 2.2: Erweiterte Leiterschleifentheorie und Spule

Platziert man mehrere Leiterschleifen, in denen der Strom in die selbe Richtung fließt, auf einen (gedachten) Zylinder, so beeinflussen sich deren Magnetfelder gegenseitig.

In den Zwischenräumen der Leiter, an denen sich die gegenläufigen Magnetfeldlinien treffen, hebt sich das Feld auf. An Punkten im Raum, an denen sich Feldlinien mit ähnlicher Laufrichtungen treffen, bündeln sie ihre Kräfte und “einigen sich darauf” eine gemeinsame Richtung einzuschlagen, deren Winkel genau die Mitte zwischen ihren ursprünglichen Bahnen entspricht. Im Ergebnis verlaufen die sich selbstverstärkenden Feldlinien im Zylinder senkrecht zu den Leiterschleifen und außerhalb nehmen sie die bekannte bauchige Form an. Im Prinzip erinnert das Ganze an einen halbierten Apfel.

Apropos halbiert: Im Längsschnitt ist die beschriebene Anordnung kaum von dem Längsschnitt durch eine Spule zu unterscheiden. Und tatsächlich sind hier die selben Kräfte am Werk, einzig mit dem Unterschied, dass es nur einen Leiter gibt!

Diese Theorie könnte zum einen das brummkreiselmäßige Trudeln erklären und zum anderen die Abweichung des antarktischen Magnetpols vom rechnerischen Ort, weil im Erdinneren keine perfekte Rotation der Elemente herrscht und damit die “Spule” nicht perfekt “gewickelt” ist.

Orthogonale Erdgitter: Folge der Leiterschleifen- / Spulentheorie?

Zudem gibt es mit diesem Denkansatz eine Erklärung für das aus der Radiästhesie bekannte, rechtwinklige Hartmann-Gitter. Neben den von Nord nach Süd ausgerichteten Magnetfeldlinien existieren auch horizontale “Streifen” (Bereiche, in denen sich die Feldlinien der einzelnen Spulenschleifen nicht auslöschen) an den das Magnetfeld der einzelnen Leiterschleifen wirkt. Das natürlich viel schwächer ist als die gebündelten, vertikalen Feldlinien.

Bedingt durch die Erdkrümmung hat das auch unter dem Namen Globalgitter bekannte Hartmann-Gitter in unseren Breiten ein Raster von 2,0 m in Nord-Süd-Richtung und von 2,5 m in Ost-West-Richtung. Je weiter mensch Richtung Äquator geht, vergrößert sich das Raster. In die andere Richtung wird das Raster demensprechend kleiner und es nimmt immer mehr die Form eines Trapezes an, bis daraus an den beiden Extremen – den magnetischen Polen – ein Dreieck geworden ist. Der Begriff orthogonal ist also mit Vorsicht zu genießen.

Erdmagnetfeld, Gitter, Breitengrade, Längsmeridiane, Erde, Grafik

Grafik Längs- und Breitengrade

Aber auch die horizontalen Seiten des Globalgitters dürften nicht ganz horizontal verlaufen, wenn die magnetfelderzeugende Kraft eine wie auch immer geartet Spule ist. Dann handelt es sich bei den o.g. “Streifen” in Wirklichkeit um deren Abbild. Freilich wäre die Abweichung bedingt durch die enge “Wicklung” gering aber vorhanden.

Diese Tatsache könnte der alten Induskultur bekannt gewesen sein, denn aus der Vogelperspektive weisen die Siedlungen die Form eines Parallelogramms auf.

Theorie 3: Das Grundfeld – Ein alternatives Modell zum Erdmagnetfeld

Ein ganz anderen Ansatz zur Erklärung der Magnetosphäre verfolgt der Autor Klaus Piontzik in seinem Buch “Gitterstrukturen des Erdmagnetfelds” – Ein höchst interessantes Werk für Leser*innen mit Vorliebe für Mathematik oder Physik. Ich möchte hier nur kurz auf das sogenannte Grundfeld eingehen.

Wie alles im All ist die Erde ein schwingendes Objekt. Das bedeutet, um die Erde hat sich eine stehende Welle gebildet, die vom Nordpol (Quellpunkt) entlang der Breitengrade einmal um die ganze Kugel läuft. Da unser Planet eine Kugel ist, hat sich ebenfalls eine stehende Welle orthogonal zur Erdachse ausgebildet. Ihre Schwingungen breiten sich entlang der Längsmeridiane aus.

Treffen die Wellen aus der Nord-Südrichtung auf die Wellen der Ost-Westrichtung, kommt es zu Überlagerungen. Zwei positive oder zwei negative Auslenkungen (Wellenberge und -täler) verstärken sich und eine positive und eine negative Auslenkung löschen sich aus. Auf die Erdoberfläche bezogen, entsteht ein Raster aus rechteckigen Feldern, die entweder positiv, negativ oder neutral sind.

Auf der Seite des Autors gibt es ein Diagramm, dass das wunderbar verdeutlicht. Dabei ist ein Null-Feld immer von zwei, sich gegenüber liegenden Positiv-Feldern und Negativ-Feldern umgeben. Durch das Verbinden der Null-Felder erzeugt der Autor ein übergeordnetes Diagonalraster. Jedes Feld dieses neuen Rasters beherbergt entweder einen Wellenberg oder ein Wellental. Wenn man jedoch anstatt der Null-Felder die Felder mit der größten Auslenkung miteinander verbindet, entsteht ein Diagonalraster, das von seiner Ladung her dem Currygitter entspricht!

Das Buch von Herrn Piontzik enthält auch Lösungsansätze sowohl für die Reizstreifen der Geogitter als auch für das Benker-Kuben-System, was im Erdinneren entsteht. Allen, die mathematisch bewanderter sind als ich, sei das Buch sehr empfohlen.

Die 3 vorgestellten Theorien versuchen die Magnetosphäre bzw. die Prozesse im Erdinneren erfahrbar zu machen. Doch geben sie die komplexe Realität nur bedingt wieder. Zudem bin ich bei der Recherche zu diesem Artikel auf folgende Phänomen gestoßen: Der innere Erdkern wächst. Doch auf die Art wie das geschieht, dürfte er, meiner Meinung nach, physikalisch nicht wachsen! Deshalb werde ich in absehbarer Zeit meine Überlegungen dazu in einem weiteren Text veröffentlichen.

Bildnachweis:
Polarlicht: Northern lights (Aurora borealis) in the sky (105599402) von petejau – stock.adobe.com
Polwanderung: Movement of North Magnetic Pole (419642713) von Peter Hermes Furian – stock.adobe.com
Grafik Längs- und Breitengrade: geralt auf Pixabay