Wie entsteht der magnetismus für den Magnetfeld der Erde?

3 Antworten

So nebenbei angemerkt, Strom ist nicht umbedingt ein elektrischer Strom ;D.

Grob würde ich mal sagen, entsteht das Magnetfeld der Erde durch das Eisen im Erdkern, bewegte Elektronen erzeugen Magnetfelder. Im Eisen (In metallen) sind "freie Elektronen" man spricht von Elektronengasen und wenn sich das ganze Eisen bewegt, bewegen die sich natürlich alle mit = Strom = Magnetfeld

Die Entstehung des Erdmagnetfeldes stellt eine Dissipative Struktur dar. Das bedeutet, es wird Energie zugeführt, diese wird entwertet und dabei können kleine Zufälligkeiten auf das ganze System durchschlagen und neue Ordnungsstrukturen erzeugen.

Am Anfang steht thermische Energie. Man schätzt die Temperatur im Erdinnern auf gut 5000°C. Woher diese hohe Temperatur kommt, ist noch unbekannt. Es gibt z.B. die Theorie, dass sich im Erdmittelpunkt schwere Elemente wie Uran gesammelt haben und die Erde durch den Zerfall von innen aufheizen. Bewiesen ist da aber nichts.

Unabhängig davon führt die hohe Temperatur zur Verflüssigung und zu Konventionen. Hier setzt irgendwo der Zufall ein. Durch die starke Energiezufuhr entsteht an einer Stelle eine minimale Inhomogenität des fließenden Eisens, die zu einem ganz kleinen elektrischen Strom führt, der ein ganz kleines Magnetfeld erzeugt. Dieses induziert sofort in seiner Umgebung einen Strom. Dieser Strom wiederum erzeugt ein größeres Magnetfeld und so schaukelt sich das ganze bis zur Sättigung auf, die einen nahezu stabilen Zustand darstellt und zum größten Teil das bekannte Magnetfeld der Erde erzeugt.

Welche Frequenz hat das Magnetfeld der Erde, ..die Sume aller Elemente und homogen, oder stralt jedes für sich, und damit dann überwiegend Eisen? (weil es doch die Austausch Energie/somit Frequenz/ ist an den Orbitalen? oder nicht?)

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@Geniuszek

Polsprünge, also die Umkehrung von Nord- und Südpol finden so in etwa alle 800.000 Jahre statt. Damit beträgt die Periodendauer T in etwa 1,6 Millionen Jahre.

Mit f = 1/T und
T = 1,6 * 10^6 Jahre = 1,6 * 10^6 * 365 * 24 * 60 * 60 s = 0,14 * 10^12 s

ergibt sich damit eine Frequnz von
f = 1/ 0,14 * 10^12 s = 7 * 10^-12 Hz

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@Hamburger02

Auch interessante Sicht. Global gesehen musste das irgendwie wechselwirken, haupsächlich mit der Sonne? Die Masse wird ja nicht verschoben.

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@Hamburger02

...oder doch? Um die Vorgänge auf der Atomebene, mache mir damit Gedanken.

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@Geniuszek

Die für das Magnetfeld der Erde verantwortlichen starken Ströme an flüssigem Eisen im Inneren der Erde sind im Detail immer noch ein großes Rätsel. Welche Einflüsse da wie genau wirken, ist noch weitgehend unerforscht. Äußere Einflüsse wie z.B. durch die Sonne kann man aber weitgehend ausschließen. Es ist halt ungemein Schwierig, Messungen betreffs des Inneren der Erde durchzuführen. So weiß man ja noch nicht einmal, was sich wirklich im Erdkern befindet und abspielt. Hydrodynamische Vorgänge sind immer sehr komplex und da machen die Eisenströmungen und die dadurch erzeugten Wirbelströme keine Ausnahme.

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@Hamburger02
Äußere Einflüsse wie z.B. durch die Sonne kann man aber weitgehend ausschließen.

www.raumfahrer.net: "Bereits seit längerem ist bekannt, dass von der Sonne ein steter Strom aus Protonen und Elektronen ausgeht, welcher sich mit einer hohen Geschwindigkeit durch das Sonnensystem erstreckt und dabei mit den Atmosphären der Planeten interagiert."

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@Geniuszek

Das hat aber nichts mit der Entstehung des Erdmagnetfeldes zu tun. Diese erwähnte Interaktion äußert sich z.B. in den Polarlichtern oder eventuell mit einer Verzerrung der Magnetfeldlinien.

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@Geniuszek

Ergänzung

Die induzierten Magnetfelder, angedeutet durch die gelben Linien, halten sie dort fest. Rechts: Bei einem sehr schwach ausfallenden Sonnenwind kann sich die Ionosphäre der Venus jedoch ausdehnen.
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@Geniuszek

Das kommt immmer drauf an, welchen Aufwand man betreiben möchte und welche Exaktheit man verlangt. Es ist halt immer so, dass mit zunehmender Präzision auch der Aufwand enorm steigt und oft ist es da praktischer, nur mit einer Annäherung zu arbeiten, dafür aber die Rechnung ziemlich einfach zu halten.

Letztlich hängt im Universum alles mit allem zusammmen und alle Einflüsse zu berücksichtigen würde sämtliche mentalen und technischen Kapazitäten überschreiten.

Mein Lieblingsbeispiel in diese Richtung ist folgendes:

Vor einiger Zeit hat ein Physiker, dessen Namen ich alllerdings vergessen habe, mal folgenden Fall durchgerechnet. Er hat einen idealen Billiardtisch angenommen und eine Kugel an eine genau definierte Ausgangsposition gelegt. Dann hat er (mathematisch) die Kugel angestoßen und hat unter ausschließlicher Anwendung der Newtonschen Gesetze die Kugel über den Billiardtisch laufen lassen.

Dann ist er hergegangen und hat den geringstmöglichen Einfluss auf die Versuchsanordnung gewählt, nämlich die Schwerkraft eines einzigen Elektrons in rund 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Nach der klassischen Auffassung der Naturgesetze dürfte dies keinen Einfluss auf den Versuch haben. Hat er aber. Und das erstaunliche: schon nach der 31 Reflexion an einer Bande wich die Position der Kugel um mehr ab, als der Diagonalen des Tisches entsprach. Dieses einzelne, nahezu unendlich entfernte Elektron, führte zu einem völlig anderen Ergebnis.

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Bitte lese Konvektionen an statt Konventionen

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Das zu verstehen ist die hohe Kunst, die ich auch nicht beherrsche.

Das Prinzip ist aber einfach:

Wenn größere Mengen elektrisch leitfähiger Materie rotieren, entstehen Magnetfeler. Egal ob das Sonnenplasma oder ein flüssiger Erdkern ist. Du kannst auch einen großen Topf mit flüssigem Natrium auf einen Plattenspieler stellen.

Und es zeigt sich sogar die regelmäßige Umpolung, beim Erdmagnetfeld in größeren Abständen (100.000e Jahre), bei der Sonne im Schnitt alle 11 Jahre (daher auch die Sonnenfleckenschwankungen), im Natrium irgendwie schneller, aber frag nicht).

Ich habe es zumindest so verstanden, dass Konvektionsströmungen dazu nicht nötig sind.

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