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Das Erdmagnetfeld wird immer schwächer

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less magnetic field – weniger elektromagnetisches feld = more cancer cases, mehr krebs

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Die Umpolung des Erdmagnetfeldes ist wahrscheinlich schon im Gang

Das Erdmagnetfeld umgarnt den ganzen Globus wie ein unsichtbares Spinngewebe, das uns effizient vor den tödlichen Strahlen aus dem Weltall und der Sonne schützt. Besonders bei heftigen Sonneneruptionen prasselt ein regelrechter Teilchenschauer aus elektrisch geladenen Protonen und Elektronen auf die Erdatmosphäre nieder. Das Magnetfeld schirmt die Erde vom grössten Anteil der Strahlen bereits weit ausserhalb der Erdatmosphäre ab: Die Magnetfeldlinien lotsen die von der Sonne auf die Erde zurasenden Teilchen elegant um die Erde herum.

«In den nächsten zwei Jahren müssen wir damit rechnen, dass alle paar Monate solche Sonnenausbrüche wie im Juni 2011 stattfinden», sagt der emeritierte ETH-Astrophysiker Arnold Benz. Die Sonne erwache nämlich gerade wieder aus einer Ruhephase, die einem charakteristischen Elf-Jahres-Zyklus unterliege.

Dem Sonnenwind ausgeliefert

Die stärker werdenden Sonnenwinde sind aber nicht das einzige Sorgenkind der Forscher. Was würde passieren, wenn das Erdmagnetfeld in Zukunft schwächer oder sogar verschwinden würde? Das ist kein blosses Gedankenspiel. Genau das geschieht nämlich gerade. «Geophysikalisch betrachtet leben wir in einer äusserst interessanten Zeit», sagt Hermann Lühr vom Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam. «Die Umpolung des Erdmagnetfeldes ist überfällig und höchstwahrscheinlich schon voll im Gange.»

Die vollzogene Umpolung würde bedeuten, dass die Kompassnadel plötzlich nach Süden anstatt nach Norden zeigen würde. Bis es aber so weit ist, wird das Feld zuerst stark geschwächt, und für einen astronomisch kurzen Moment – immerhin für ein paar Hundert Jahre – könnte es sogar weitgehend verschwinden: Wir wären dem Sonnenwind weitgehend schutzlos ausgeliefert. «Genau diese Schwächung des Erdmagnetfeldes kann man jetzt schon im Südatlantik und über Brasilien beobachten», so Lühr. «Dort hat sich das Erdmagnetfeld auf einer Fläche der Grösse Südamerikas in den letzten 150 Jahren um ganze 12 Prozent abgeschwächt.» Die Forscher sind von diesem Phänomen so fasziniert, dass sie ihm einen eigenen Namen gaben: die Südatlantische Anomalie.

Könnte das schwächelnde Magnetfeld auch einen Einfluss auf das Erdklima haben? «Möglich», sagt Lühr «Aber wir wissen definitiv noch zu wenig darüber.» Beruhigend ist immerhin: In der Erdgeschichte sei die Umpolung schon unzählige Male vorgekommen, und die Evolution habe nicht übermässig darunter gelitten. Im Durchschnitt passiere diese Umpolung alle 500’000 Jahre, seit der letzten seien aber bereits 780’000 Jahre vergangen. Im Vergleich mit dieser Zeitspanne geschieht die Umpolung selber praktisch schlagartig – im Durchschnitt benötigt sie nur etwa tausend Jahre. Das riesige Loch im Erdmagnetfeld im Südatlantik wandert langsam westwärts, also über Südamerika hinweg. Die Auswirkungen sind bereits zu spüren: «Die Astronauten der Internationalen Raumstation ISS bekommen 90 Prozent Ihrer gesamten Strahlendosis beim Flug durch die Südatlantische Anomalie ab», sagt Lühr.

Navigationssystem in Gefahr

Ein grosses Problem sei auch die Beeinträchtigung der Elektronik von tieffliegenden Telekommunikationssatelliten und die Störung der GPS-Signale für die Satellitennavigation, von der praktisch die ganze Luft- und Schifffahrt abhängt. «GPS-Signale sind am meisten durch Sonnenwinde und das schwächelnde Magnetfeld gefährdet», sagt Lühr. Die GPS-Satelliten umkreisen die Erde in sehr grosser Höhe: Über 20 000 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt. Ihre Signale müssen eine aus geladenen Luftteilchen bestehende Schicht durchqueren, die sogenannte Ionosphäre.

Der neuralgische Punkt: Bei jedem Sonnenwind werden in dieser Schicht elektrische Ströme erzeugt, welche die Laufzeiten der GPS-Signale verzögern und damit die genaue Orts- und Geschwindigkeitsbestimmung von Flugzeugen und Schiffen erschweren. «Der sogenannte Ionospheric Delay ist ein grosses Problem», sagt Heinz Wipf von der Flugsicherungsbehörde Skyguide. «Man könnte das Problem teilweise durch die Signalübermittlung mit mehreren Frequenzen umgehen.» Der Aufbau eines solchen Systems sei in Europa aber erst im Aufbau. «Die Störung der GPS-Signale durch die Sonnenwinde wird erste Priorität erhalten», sagt auch Hermann Lühr vom Geoforschungszentrum Potsdam. Der Wissenschaftler ist Leiter des Swarm-Projekts für die bisher genauste Vermessung des Erdmagnetfeldes. Nächstes Jahr schickt die Europäische Raumfahrtbehörde ESA einen Verbund von drei Satelliten in die Erdumlaufbahn, welche die örtlichen Veränderungen des Erdmagnetfeldes sehr genau registrieren sollen. Neben dem Magnetfeld werden die Swarm-Satelliten auch genauestens die für die GPS-Systeme so problematische Ionosphäre erkunden. «Die elektrischen Schwankungen in der Ionosphäre müssen überwacht werden», sagt Lühr. Die Daten geben Auskunft, wie sich das Weltraumwetter entwickelt. Die Gefahr, die von den Sonnenwinden und dem schwacher werdenden Erdmagnetfeld ausgeht, könne damit eingeordnet werden. Zumindest für einige Zeit.

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