Polsprung: Verändern sich die Pole?

Polsprung

Kommt bald der Polsprung? Das Magnetfeld der Erde spielt verrückt – wir schauen uns in diesem Beitrag an, ob die magnetischen Pole bald kippen und wie groß die Gefahr für uns  ist.

Es mangelte in den letzten zwei Jahren nicht an globalen Krisen und jetzt soll auch noch der Polsprung bevorstehen? Hiervon liest man derzeit zumindest wieder viel und um das zu verstehen, müssen wir uns erst mal eine Sache genau anschauen: Das Erdmagnetfeld. 

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Ein Polsprung würde nicht bedeuten, dass die komplette Erde kippt. Es geht um die magnetischen Pole. Das Erdmagnetfeld wird zum Großteil von Effekten im Erdkern hervorgerufen, man bezeichnet das als Geodynamo. Der äußere Erdkern ist flüssig und stark eisenhaltig und er umschließt den inneren festen Kern, der fast komplett aus reinem Eisen entsteht. Durch die Bewegung dieser elektrisch leitenden Flüssigkeiten entsteht ein Magnetfeld, das sich in Magnetfeldlinien darstellen lässt. Und diese Magnetfeldlinien treffen sich an zwei Punkten, die nahe dem geographischen Nord- und Südpol liegen. Diese Punkte bezeichnet man als magnetische Pole, aber sie sind nicht identisch mit dem geographischen Nord- und Südpol. Das können sie auch nicht sein, weil das Erdmagnetfeld aufgrund der Prozesse im Erdkern in Bewegung ist, sind diese magnetischen Pole nicht statisch, sondern sie wandern. 

Wanderung des magnetischen Nordpols
Wanderung des magnetischen Nordpols

Magnetfeld beschützt die Erde

Ein weiterer Einfluss ist auch noch wichtig, um das Erdmagnetfeld zu verstehen und das ist unsere Sonne. Dieser riesige stellare Kernfusionsreaktor versorgt uns nicht nur mit Energie und Licht, sondern schießt auch permanent einen Strom geladener Teilchen in den Weltraum, den sogenannten Sonnenwind. Unglaublicherweise stößt die Sonne – und jetzt haltet euch fest – eine Million Tonnen Sonnenwindpartikel pro Sekunde aus. Wenn dieser Sonnenwind die Erde erreicht, wird er vom Erdmagnetfeld aufgefangen und wandert auf den Magnetfeldlinien in Richtung der magnetischen Pole. Wenn er dort ankommt, reagiert er mit den Molekülen der Erdatmosphäre und bringt sie zum leuchten. Diesen Effekt kennen sicherlich viele von euch, das sind Polarlichter. 

Daran sehen wir auch, dass das Erdmagnetfeld extrem wichtig für uns ist, denn die Magnetosphäre unseres schönen Planeten schirmt die Erdoberfläche von den geladenen Partikeln des Sonnenwinds ab. Ohne Magnetfeld wären wir dieser energiereichen Strahlung völlig ausgesetzt und das würde unsere moderne Zivilisation komplett lahmlegen.

Erdmagnetfeld und Sonnenwind
Der Sonnenwind trifft auf das Erdmagnetfeld

Polsprung möglich – Gefahr für uns?

Wir wissen jetzt, dass das Magnetfeld nicht statisch ist, und es kann im Extremfall sogar dazu kommen, dass es sich komplett umkehrt, also die magnetischen Pole ihre Position tauschen. Das ist dann ein Polsprung. Wie zerstörerisch solche Ereignisse sind, darüber herrscht keine Einigkeit, aber klar ist, dass es massive Auswirkungen hat, denn bei einem Polsprung wandern die magnetischen Pole über den Planeten bis sie ihre neue finale Position erreicht haben. 

Wenn wir uns vorstellen, dass ein magnetischer Pol direkt über Deutschland wäre, dann wäre das erst mal schön, weil wir wunderschöne Polarlichter über dem Kölner Dom und dem Brandenburger Tor sehen würden. Aber dann könnte es geschehen, dass der Sonnenwind die komplette Stromversorgung zerlegen würde und niemand kann mehr Fortnite spielen oder Dschungelcamp schauen.

Polsprung tritt alle 200.000 Jahre auf

Und jetzt wirds ein wenig beunruhigend: Wissenschaftler gehen davon aus, dass ein solches Polsprungereignis im Schnitt alle 200.000 Jahre auftritt. Der letzte wirklich gesicherte Polsprung war aber vor 780.000 Jahren. Tatsächlich mehren sich die Anzeichen dafür, dass ein neuer Polsprung bevorsteht. Es gibt drei sehr kuriose Verhaltensweisen des Erdmagnetfelds, die sich niemand erklären kann: Einmal ist die Geschwindigkeit der Wanderung des magnetischen Pols auf der Nordhalbkugel kurios. Seit den 90er Jahren wandert er dreimal schneller als im Schnitt davor. Und da fragt man sich: Warum hat der es so eilig? 

Außerdem hat sich auf der Südhalbkugel eine magnetische Anomalie aufgetan. Über dem Südatlantik wächst eine Region mit einem ungewöhnlich schwachen Magnetfeld. Genannt wird dieses Gebiet vor der Küste Brasiliens „Südatlantische Anomalie“. Bereits Alexander von Humboldt konnte dies im 19. Jahrhundert messen, aber seitdem wird die Anomalie immer stärker. Und da dort das Magnetfeld und seine schützende Wirkung schwächer wird, steigt auch die Strahlenbelastung. Auch hier rätseln die Forscher noch darüber, warum diese Anomalie entstanden ist und vor allem weshalb sie immer stärker wird. 

Strahlenbelastung durch die Südatlantische Anomalie
Steht ein Polsprung bevor? Strahlenbelastung durch die Südatlantische Anomalie

Und schließlich gibt es noch einen dritten Faktor, der auf einen Polsprung hindeuten könne und das ist der gravierendste: In den vergangenen 180 Jahren hat die Stärke des gesamten irdischen Magnetfelds um etwa zehn Prozent abgenommen – zehn Prozent, das ist wirklich eine deutliche Abnahme und da wir ja jetzt wissen, dass die Magnetosphäre uns beschützt, kann einem da schon mal Angst und Bange werden. 

Veränderungen des Erdmagnetfelds gut im Blick

Weil Sonnenstürme ohne Magnetfeld direkt auf uns treffen würden. Das würde nicht nur das Erdklima massiv verändern, sondern wie bereits erwähnt die Technik auf der Erde ziemlich frittieren. Es gibt aber auch ein bisschen Entwarnung. In einer neuen Studie haben schwedische Forscher Informationen über vergangene Polumkehrungen gesammelt. Sie haben versteinerte Lava und sogar jahrtausende alte Tontöpfe analysiert und konnten so mithilfe empfindlicher Instrumente die Richtung und Stärke des Magnetfelds an bestimmten Orten und zu bestimmten Zeiten rekonstruieren. Der beteiligte Geologe Andreas Nilsson sagt: “Wir haben die Veränderungen des Erdmagnetfeldes in den letzten 9000 Jahren kartiert. Anomalien wie die im Südatlantik sind wahrscheinlich wiederkehrende Phänomene, die mit entsprechenden Schwankungen der Stärke des Erdmagnetfeldes zusammenhängen.“ 

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Ein interessanter Punk der Studie ist auch, dass es nicht immer zu einem kompletten Polsprung kommt, sondern nur zu heftigen Bewegungen der magnetischen Pole, die dann wieder in der Ausgangsposition enden. Ein solcher gescheiterter Polsprung geschah vor 42.000 Jahren und könnte auf die damals lebenden steinzeitlichen Menschen starke Auswirkungen gehabt haben. Die schwedischen Forscher haben durch ihre Erkenntnisse auch neue Modelle der Prozesse im Erdkern erstellen können und kommen insgesamt zu einem beruhigenden Fazit: “Aufgrund der Ähnlichkeiten mit den nachgebildeten Anomalien sagen wir voraus, dass die südatlantische Anomalie wahrscheinlich innerhalb der nächsten 300 Jahre verschwinden wird und dass die Erde nicht auf einen Polsprung zusteuert.” 

Das klingt erst mal gut, aber nicht wirklich überzeugend. Zwar kann jetzt die südatlantische Anomalie als Indiz für einen Polsprung ausgeschlossen werden, aber wir haben ja festgestellt, dass es noch weitere Kuriositäten gibt wie die Bewegung des magnetischen Pols und die allgemeine Abschwächung des Magnetfelds. Diese Phänomene bleiben weiterhin einigermaßen rätselhaft und ein Fakt kann schlicht nicht von der Hand gewiesen werden: Irgendwann wird es definitiv zu einem Polsprung kommen. Der Redakteur und Chemiker Lars Fischer schrieb im Spektrum der Wissenschaft: “Andere Untersuchungen hatten ebenfalls ergeben, dass das Erdmagnetfeld sehr variabel ist und sein derzeitiges Verhalten wohl kein Indiz für anstehende dramatische Veränderungen ist.” 

Wir können mit einiger Sicherheit sagen, dass zu unseren Lebzeiten kein Polsprung anstehen wird. Frei nach dem Motto “nach mir die Sintflut” ist das ja schon mal schön. Doch unsere Nachfahren werden sich damit beschäftigen müssen und daher ergibt es Sinn, jetzt schon daran zu forschen, wie man diese Effekte auffangen kann. Wir bräuchten technische Mittel, um menschliche Ballungszentren und vor allem empfindliche technische Geräte vor dem Einfluss des Sonnenwindes abzuschirmen. Im Optimalfall haben wir bis dahin sogar Technologien erfunden, mit denen wir die Ozonschicht davor bewahren könnten, durch die heftige Strahlung durchlöchert zu werden. Und schließlich müsste man durch eine Art Geoengineering die klimatischen Effekte abfedern können, die durch die Bewegung der magnetischen Pole entstehen würden. Also wirklich keine leichte technische Aufgabe, aber immens wichtig, wenn wir nicht in der Zukunft durch einen Polsprung auf dem falschen Fuß erwischt werden wollen. 

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Verrücktes Erdmagnetfeld: Die Wanderung der Pole

Polsprung auf der Erde

Das Erdmagnetfeld spielt verrückt. Einige Forscher befürchten, dass dies ein Anzeichen für einen kommenden Polsprung sein könnte. Potentiell gefährlich für die Menschheit? Lest weiter!

Ein Dankesgruß an unser Erdmagnetfeld? Sollte man schon mal in seinen Tagesablauf einbauen. Denn es ist unser alltäglicher Beschützer vor dem gefährlichen Sonnenwind, ein energiereicher Partikelstrom, den unser Stern aussendet und der die Erde in sehr abgeschwächter Form trifft. Eines von vielen Resultaten: Polarlichter.

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Aber warum sorgt der Sonnenwind überhaupt für die meistens harmlosen Polarlichter? Das liegt daran, dass dieser Sonnenwind vom Erdmagnetfeld eingefangen wird. Es leitet ihn gezielt in Richtung Nordpol und Südpol, wo er die Atmosphärenschichten energetisiert und zum Leuchten bringt. Hätten wir kein planetares Magnetfeld, würde der Sonnenwind uns permanent frontal treffen und so zur großen Bedrohung für Satelliten und das Stromnetz werden. 

Das Magnetfeld wandert

Dass das Magnetfeld bestehen bleibt, ist also von großem Interesse für uns – aber jetzt die schlechte Nachricht: Schon mehrfach in der Erdgeschichte kam es zu heftigen Umbrüchen im Magnetfeld. Bei einem sogenannten Polsprung kehren sich magnetischer Nordpol und magnetischer Südpol um. Die magnetischen Pole sind übrigens nicht identisch mit den geographischen Polen. Unten seht Ihr, wie sehr der magnetische Nordpol in den letzten Jahren gewandert ist. 

Der magnetische Nordpol bewegt sich derzeit mit 40 Kilometern pro Jahr. Der Geologe Ciaran Beggan vom British Geological Survey sagt: “Der magnetische Nordpol ist in den letzten 350 Jahren immer um denselben Teil Kanadas gewandert. Doch seit den 1980er Jahren ist die Geschwindigkeit, mit der er sich bewegt, von zehn km pro Jahr auf knapp 50 km angestiegen. Bis 2040 werden wahrscheinlich alle Kompasse östlich des wahren Nordens ausgerichtet sein.” Die kuriose Bewegung des magnetischen Nordpols ist also ein Indiz, dass die Pole zu einem Sprung ansetzen könnten. 

Wanderung des magnetischen Nordpols

Was passiert bei einem Polsprung?

Wenn ein solcher Polsprung geschieht, hat das heftige Auswirkungen auf den ganzen Planeten. Vor 42.000 Jahren etwa kam es zu einer Polumkehr und anhand der Analyse von konservierten Baumstämmen aus dieser Zeit konnten Forscher ermitteln, dass es zu einer globalen Klimaveränderung kam sowie erhöhter Strahlung, vor allem in den Gebieten, über die die magnetischen Pole bei ihrem Tausch wanderten. Denn – wir erinnern uns – dort wo die magnetischen Pole sind, wird der Sonnenwind über die Magnetfeldlinien hingeleitet. 

Wenn also der magnetische Nordpol nun beschließen würde, seine Position zu tauschen und dabei über Europa wandern würde, käme es nicht nur zu jeder Menge Polarlichtern hier bei uns, sondern im Zweifelsfall auch zu einem massiven Anstieg gefährlicher Strahlung. Es käme dann vermutlich zu einer Art Strahlungsbombardement, das die Ozonschicht schädigen würde, was schließlich die Wärmeabsorption von UV-Licht in großen Höhen reduziert. Dadurch kommt es zu einer Abkühlung in großer Höhe, was dann die Windsysteme beeinflusst, was wiederum drastische Klimaeffekte nach sich ziehen würde. 

Ein Polsprung würde einen Dominoeffekt an eher unschönen Effekten auslösen. Tatsächlich gehen einige Wissenschaftler davon aus, dass ein Polsprung zeitlich gesehen überfällig ist. Häufig kündigte sich eine solche Polumkehr außerdem durch ein Abschwächen des Erdmagnetfelds und das Auftreten riesiger Anomalien an. Aktuell gibt es eine solche Magnetfeld-Anomalie im Südatlantik, wie Ihr unten auf der Darstellung seht. Das globale Erdmagnetfeld ist außerdem in den letzten 180 Jahren um zehn Prozent schwächer geworden.

Was ist da los? Die südatlantische Anomalie

Steht der Polsprung bevor?

Um herauszufinden, ob der Polsprung unmittelbar bevorsteht, hat ein schwedisches Forscherteam eine der bisher größten Untersuchungen zu dem Thema durchgeführt. Dafür haben sie geomagnetische Daten und archäologische Magnetdaten der letzten 9.000 Jahre ausgewertet. Das ist ohne Zeitmaschine natürlich nicht ganz so einfach, deswegen haben sie unter anderem gebrannte Tonobjekte, Lava und Sedimente, deren Material die damals aktuellen Feldstärken und Ausrichtungen konserviert haben, analysiert. Aus diesen Daten rekonstruierte das Team die Entwicklung des Erdmagnetfelds und seiner globalen und regionalen Veränderungen. 

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Der beteiligte Forscher Andreas Nilsson sagt: “Wir haben dafür eine neue Modellierungstechnik entwickelt, die diese indirekten Daten aus verschiedenen Zeitperioden und Orten zu einer globalen Rekonstruktion des Magnetfelds der letzten 9.000 Jahren vereint.” Die Forscher haben dabei Erstaunliches herausgefunden: Das Erdmagnetfeld scheint des öfteren einfach mal etwas launisch zu sein. Anomalien und Schwächeperioden treten zyklisch auf und führen in den seltensten Fällen zu einer Polumkehr. Laut den schwedischen Forschern kam es im Laufe der letzten Jahrtausende etwa alle 1.300 Jahre zu einer exzentrischen Phase des Erdmagnetfelds. Auch die Südatlantik-Anomalie scheint nichts Außergewöhnliches zu sein. Eine ganz ähnliche Anomalie konnten die Forscher für das Jahr 600 vor Christus datieren. 

So sieht unser Erdmagnetfeld aus

Der Ursprung solcher Anomalien liegt in der Wechselwirkung zwischen Erdkern und Erdmantel. Andreas Nilsson sagt: “Basierend auf den Ähnlichkeiten mit früheren Anomalien sagen wir voraus, dass die Südatlantik-Anomalie wahrscheinlich schon in den nächsten 300 Jahren wieder verschwinden wird.” Insgesamt bedeutet das,,dass das derzeitig auffällige Verhalten des Erdmagnetfelds wieder nur eine periodische Schwächephase ist und nicht zwingend auf einen baldigen Polsprung hindeuten muss. Aber: Eine komplette Entwarnung ist das nicht. Denn einige Phänomene des Erdmagnetfelds sind nach wie vor ungeklärt. Vor allem die rasante Wanderung der magnetischen Nordpole, die derzeit stattfindet, konnten auch die schwedischen Forscher mit ihrer neuen Untersuchung nicht erklären. Dies scheint kein normales periodisches Verhalten zu sein, sondern ist schon selbst über lange geomagnetische Zeiträume gesehen bemerkenswert. Außerdem wissen wir, dass es irgendwann zu einem Polsprung kommen wird – es ist keine Frage des ob, sondern eine Frage des wann. 

Die neue Studie zeigt, dass wir uns vermutlich kurzfristig keine Sorgen machen müssen und “kurzfristig” in geologischen Zeiträumen reicht vermutlich aus, um ein solches Ereignis für unsere Lebensspanne auszuschließen. Aber irgendwann – sei es in 200, 2.000 20.000 Jahren – werden die magnetischen Pole noch mal ihren Walzer aufführen und die Plätze tauschen. 

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