Erd- und Planetenmagnetismus

Die Erd- und Planetenmagnetismus (EPM) Gruppe arbeitet daran, unsichtbare Vorgänge im Planeteninnern durch Modelle sichtbar zu machen und so die Mechanismen zu verstehen, die zu den Konvektionsströmungen und dem Dynamoeffekt führen.

Die Erde ist von einem internen Magnetfeld umgeben, das uns vor kosmischer Strahlung schützt. Es entsteht im Innern der Erde: Über dem soliden inneren Kern aus Eisen liegt der äussere Kern aus geschmolzenem Eisen und leichteren Elementen wie z. B. Sauerstoff, Silikon und Schwefel. Die Temperaturunterschiede im äusseren Kern bewirken, dass die Flüssigkeit in steter Bewegung ist und Konvektionsströme entstehen. Diese sind die Ursache für elektrische Ströme, welche wiederum die Entstehung von Magnetfeldern bewirken. Die Entstehung des Magnetfeldes durch Konvektionsströmungen wird als Dynamoeffekt bezeichnet.

Vergrösserte Ansicht: Der geomagnetische Sturm vom 5./6. November 2001, dargestellt mit einem dreidimensionalen Modell, das auch die Flussdichte im Meer berücksichtigt — Der geomagnetische Sturm vom 5./6. November 2001, dargestellt mit einem dreidimensionalen Modell, das auch die Flussdichte im Meer berücksichtigt

Anhand von Messungen des Magnetfeldes an der Oberfläche und im Orbit mit Hilfe von Satelliten lässt sich herleiten, wie das Magnetfeld an der Oberfläche des flüssigen äusseren Kerns aussieht. Um die physikalischen Gesetze zu simulieren, welche den Konvektionsströmen zu Grunde liegen, müssen aufwendige Berechnungen durchgeführt werden.

Um diese zu ermöglichen, nutzt die Forschungsgruppe um Andrew Jackson das Schweizerische Hochleistungsrechenzentrum (CSCS) in Manno im Tessin. Die Ergebnisse sollen helfen, dem Ursprung des Erdmagnetfeldes näher zu kommen, das seit Milliarden von Jahren existiert. Möglicherweise lernt man auch besser zu verstehen, weshalb sich das Magnetfeld von Zeit zu Zeit umkehrt – das letzte Mal vor 750 000 Jahren. Die Simulationen könnten auch für die Astronomie nützlich sein und Erkenntnisse über die magnetische Aktivität der anderen Planeten in unserem Sonnensystem liefern.

Neben dem Magnetfeld der Erde und der Planeten erforscht die EPM-Gruppe auch die magnetischen Eigenschaften von natürlichen Materialien. Ausserdem entwickelt die Gruppe von Andrew Jackson neue, auf Magnetismus basierende Techniken, um die Verformung von Gestein zu studieren. Die meisten Experimente werden im Labor für natürlichen Magnetismus durchgeführt, einem fast komplett magnetfeldfrei erbauten Haus ausserhalb der Stadt.

Erd- und Planetenmagnetismus Website

Kontakt

Prof. Dr. Andrew Jackson

Ordentlicher Professor am Departement Erd- und Planetenwissenschaften
Leiter Institut für Geophysik

Institut für Geophysik
Sonneggstrasse 5
8092 Zürich
Schweiz