Was die Schwankungen des Erdmagnetfelds auslöst, ist noch nicht restlos geklärt. Eine mögliche Ursache sind Wellenbewegungen auf der Oberfläche des Erdkerns. Zudem könnten sich starke Sonnenstürme indirekt auf den Geodynamo im Erdinnern auswirken, schreibt das GFZ. Das Erdmagnetfeld ändert mit der Zeit nicht nur seine Stärke, sondern auch seine Ausrichtung. Die magnetischen Pole bleiben daher nicht immer am gleichen Platz, sondern verschieben sich aktuell um bis zu 40 Kilometer im Jahr. In größeren Zeitabständen tauschen sie ihre Plätze sogar komplett. Man spricht dann von einer Feldumkehr.
Im Durchschnitt hat sich eine solche alle 300 000 bis 500 000 Jahre ereignet – das letzte Mal vor 780 000 Jahren, wenn man von einer nur kurzfristigen Umkehrung vor gut 41 000 Jahren absieht. Rein statistisch wäre der nächste große Polsprung demnach überfällig. Nachweisen lassen sich solche Ereignisse durch die Analyse bestimmter Gesteine. Als diese noch flüssig waren, konnten sich die darin enthaltenen magnetischen Minerale nach dem Erdmagnetfeld ausrichten. Kühlt das Material ab und verfestigt sich, werden die Minerale in dieser Lage fixiert und geben Aufschluss über die Richtung und teilweise auch die Stärke des Erdmagnetfelds zur Zeit der Gesteinsentstehung.
Kein Polsprung über Nacht
Vor und nach einem Polsprung schwächt sich das Erdmagnetfeld deutlich ab. Aktuell könnten wir uns im Anfangsstadium einer Feldumkehr befinden, spekulieren die GFZ-Forscher. Sie fügen aber hinzu: „Unsere Erkenntnisse über den Geodynamoprozess reichen noch nicht aus, um eine Feldumkehr im Zeitraum der nächsten Jahrtausende vorhersagen oder ausschließen zu können.“
Welche Folgen so ein Ereignis hätte, ist umstritten. Während manche Forscher die Auslöschung vieler Tier- und Pflanzenarten durch die zeitweise stärkere Strahlung für möglich halten, rechnen andere mit weniger drastischen Veränderungen. Ein Trost bleibt in jedem Fall: Ein Polsprung passiert nicht über Nacht, sondern ist eher eine Sache von mehreren Jahrtausenden.
Magnetismus und Magnetfelder
Prinzip
Magnetismus entsteht durch die Bewegung elektrischer Ladungen. Wenn Strom durch eine Leitung fließt – genauer gesagt handelt es sich um Elektronen – entsteht ein Magnetfeld. Auf diesem Prinzip beruhen Elektromagneten. Auch die Anziehungskraft von Dauermagneten hängt mit der Bewegung von Elektronen zusammen. Diese schwirren einerseits um den Atomkern herum, andererseits drehen sie sich um ihre eigene Achse – man spricht auch vom Spin. Je nachdem wie viele Elektronen ein Atom hat und wie diese zusammenwirken, ist es entweder magnetisch wie Eisen oder nicht magnetisch wie Kohlenstoff.
Messung
Ein Maß für die Stärke eines Magnetfelds ist die magnetische Flussdichte in Tesla. In Deutschland werden für das Erdmagnetfeld Werte von knapp 50 000 Nanotesla (Milliardstel Tesla) gemessen. Zur Messung dienen sogenannte Magnetometer. Das erste entwickelte 1832 der deutsche Physiker und Mathematiker Carl Friedrich Gauß. Die ältere Einheit der magnetischen Flussdichte heißt daher Gauß. Ein Gauß entspricht 0,0001 Tesla.