Der komplizierte Geo-Dynamo

75 Jahre Erforschung des Erdmagnetfeldes am GFZ-Observatorium Niemegk

Seit 75 Jahren werden am Adolf Schmidt-Observatorium des GeoForschungsZentrums Potsdam das Magnetfeld der Erde beobachtet und seine Änderungen aufgezeichnet. Das ist der Anlass zu einem internationalen Fachkolloquium am 07. September 2005 im Observatorium Niemegk.

Das Erdmagnetfeld ist auch heute eines der wichtigen Forschungsthemen der Geowissenschaften. Dazu gehört die genaue und kontinuierliche Beobachtung des Magnetfeldes. „Niemegk hat zusammen mit seinen Vorgängerstationen in Potsdam und Seddin eine der längsten kontinuierlichen Datenreihen weltweit, bis 1890 reichen die Messaufzeichnungen zurück,“ sagt Prof. Rolf Emmermann, Vorstandsvorsitzender des GFZ Potsdam. „Hinzu kommt: auch die Qualität der Daten gehört dank der gut gewählten Lage fern von anthropogenen Störungen der Messungen heute noch weltweit zu den besten.“

Das Magnetfeld der Erde: immer in Bewegung

Ende Oktober 2003 trafen sehr starke magnetische Stürme auf die Erde. Bis in den Süden Deutschlands waren Polarlichter zu sehen. Die Magnetstürme sorgten aber auch für Probleme im Funkverkehr (z.B. mit Flugzeugen), einem Stromausfall in Schweden und Beeinträchtigungen von verschiedenen Satelliten. Der Grund war ein äußerst starker Ausbruch auf der Sonne. Am Observatorium Niemegk beobachtete man am 29. Oktober eine Schwankung der Kompass-Nadel um fast 3 Grad innerhalb von weniger als 30 Minuten.

Aber auch im „Normalbetrieb“ ändert sich das Erdmagnetfeld ständig. Die auch heute noch übliche Navigation mit dem Kompass bedarf stets aktualisierter Daten der magnetischen Missweisung weltweit. Das Observatorium Niemegk ist in das internationale Netz zur Datenerhebung eingebunden.

Das GFZ Potsdam beobachtet zusätzlich mit seinem eigenen Satelliten CHAMP das Erdmagnetfeld. Die naheliegende Frage, ob dadurch erdgebundene Observatorien nicht überflüssig werden, beantwortet Rolf Emmermann so: „Satellitenbeobachtungen ergänzen die Messungen in Observatorien, vor allem in den Gebieten der Erde, wo es keine Messstationen gibt. Ersetzen können Satelliten aber die Observatorien nicht, weil gerade für Langzeitmessungen nur Observatoriumsbeobachtungen die Basis sein können. Zudem werden die Satellitendaten mithilfe von Bodenstationsmessungen geeicht. CHAMP und Niemegk ergänzen sich ideal.“ Die zukünftige SWARM-Mission zur Magnetfeldbeobachtung aus dem Raum belegt dieses Argument. Drei Satelliten vom CHAMP-Typ sollen ab 2009 die Erde umkreisen, Niemegk wird dazu die bodengestütze Ergänzung darstellen.

Initiativen mit internationalem Einfluss aus dem Observatorium Niemegk

Eine ganze neue Forschungsrichtung der Geophysik hatte ihren Ursprung in Niemegk: Um 1950 fiel den Observatoren auf, dass bestimmte Variationen des Erdmagnetfeldes in Niemegk und am norddeutschen Observatorium Wingst entgegengesetzt abliefen. Der Wissenschaftler Otto Meier fand heraus, dass dieser Effekt eine Folge von elektrischen Strömen im Erdboden ist. Sein Kollege Horst Wiese erkannte, dass sich der Effekt nutzen lässt und entwickelte die Methode der elektromagnetischen Tiefensondierung.

Julius Bartels, seinerzeit Direktor des Geophysikalischen Instituts Potsdam, entwickelte 1949 als Maß für die geomagnetische Aktivität den Kp-Index, der mit einem standardisierten Verfahren aus den Daten von 13 weltweiten Observatorien bestimmt wird und auch heute noch weite Verbreitung findet. Der Kp-Index ist von der International Association of Geomagnetism and Aeronomy (IAGA) als wichtige Maßgröße anerkannt und wird seit 1997 in Niemegk bestimmt.

Das Erdmagnetfeld unterliegt kurz- und langfristigen Veränderungen. Um die Langzeit-Variationen („Säkularvariatonen)“ exakter bestimmen zu können, ging im Jahr 2003 vom Observatorium Niemegk die Initiative aus, die einzelnen nationalen Vermessungen des Geomagnetfeldes mit zusätzlichen Stationen europaweit besser zu koordinieren. Bis dahin fanden solche Messungen unabhängig in den einzelnen Ländern statt, so dass es wegen starker Unterschiede der Daten und auch der Datenqualität schwierig war, einheitliche magnetische Karten von Europa zu erstellen oder wissenschaftliche Magnetfeldstudien zu kombinieren.

Franz Ossing
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