Geomagnetismus und Paläomagnetismus
Die Erde erzeugt in ihrem geschmolzenen Kern ein Magnetfeld, und die in Gesteinen konservierte Aufzeichnung dieses Feldes bewahrt eine Geschichte von Polumkehrungen und Kontinentalbewegungen, die die Plattentektonik untermauert.
Definition
Geomagnetismus ist die Untersuchung des Magnetfeldes der Erde, seiner räumlichen Struktur, zeitlichen Variation und seines Ursprungs im Geodynamo, während Paläomagnetismus die Untersuchung der in Gesteinen aufgezeichneten fossilen Magnetisierung ist, die zur Rekonstruktion des vergangenen Feldverhaltens und der Bewegung tektonischer Platten verwendet wird.
Scope
Dieser Bereich umfasst das Magnetfeld der Erde und seine Geschichte: das gegenwärtige geomagnetische Feld und seine Beschreibung als geozentrischer Dipol plus höhere Harmonische, seine säkulare Variation und seine Erzeugung durch den Geodynamo im flüssigen äußeren Kern. Er behandelt den Paläomagnetismus, die Aufzeichnung vergangener Feldrichtungen und Polaritäten in Gesteinen, die geomagnetische Umkehrungsskala sowie den Gesteins- und Umweltmagnetismus. Der Schwerpunkt liegt auf dem Ursprung des Feldes in der Kerndynamik und auf der Gewinnung einer paläomagnetischen Aufzeichnung aus magnetischen Mineralien.
Sub-topics
Core questions
- Wie wird das geomagnetische Feld beschrieben und wie verändert es sich mit der Zeit?
- Wie erzeugt und erhält die Flüssigkeitsbewegung im flüssigen Kern das Feld?
- Wie zeichnen Gesteine das alte Magnetfeld auf, und wie zuverlässig ist diese Aufzeichnung?
- Was verraten Polaritätsumkehrungen und scheinbare Polwanderung über die Erdgeschichte und Plattenbewegung?
Key concepts
- Geozentrischer axialer Dipol und die geomagnetischen Feldkomponenten
- Säkulare Variation und Westdrift
- Geodynamo und Magnetohydrodynamik des Kerns
- Geomagnetische Polaritätsumkehrungen und die Polaritätsskala
- Remanente Magnetisierung und Gesteinsmagnetismus
Key theories
- Geodynamo-Theorie
- Das geomagnetische Feld wird durch selbsterregende Dynamowirkung aufrechterhalten: Konvektive und rotierende Bewegung des elektrisch leitfähigen flüssigen Eisens im äußeren Kern induziert Ströme, die das Feld gegen den ohmschen Zerfall regenerieren.
- Paläomagnetische Aufzeichnung und Umkehrungen
- Magnetische Mineralien fixieren die Richtung des Umgebungsfeldes, wenn Gesteine entstehen, so dass geordnete Abfolgen normaler und umgekehrter Magnetisierung eine globale Umkehrungsgeschichte und, durch scheinbare Polwanderung, die vergangenen Positionen der Kontinente offenbaren.
Clinical relevance
Der Geomagnetismus liefert die Polaritätsumkehr-Zeitskala, die die Ozeanbodenspreizung und Plattenbewegungen kalibriert, magnetische Vermessungen und Navigation unterstützt und Modelle der Kerndynamik einschränkt; der Umweltmagnetismus unterstützt Paläoklima- und Umweltverschmutzungsstudien.
History
Gilbert argumentierte 1600, dass die Erde selbst ein Magnet sei, Gauss stellte die mathematische Beschreibung des Feldes in den 1830er Jahren auf eine rigorose Grundlage, Brunhes entdeckte 1906 umgekehrt magnetisierte Gesteine, und die Dynamotheorie sowie die paläomagnetische Umkehrungsskala der Mitte des 20. Jahrhunderts wurden zu zentralen Beweisen für die Plattentektonik.
Key figures
- William Gilbert
- Carl Friedrich Gauss
- Bernard Brunhes
- Edward Bullard
Related topics
Seminal works
- merrill1996
- butler1992
- fowler2005
Frequently asked questions
- Woher kommt das Magnetfeld der Erde?
- Es wird durch den Geodynamo erzeugt: Konvektierendes, elektrisch leitfähiges geschmolzenes Eisen im äußeren Kern, organisiert durch die Erdrotation, treibt elektrische Ströme an, die das Feld aufrechterhalten, ähnlich wie ein selbsterregender Dynamo seinen eigenen Magnetismus aufrechterhält.
- Wie hilft der Magnetismus von Gesteinen bei der Rekonstruktion von Plattenbewegungen?
- Wenn Gesteine entstehen, zeichnen sie die Richtung des Magnetfeldes auf, einschließlich seiner Polarität; der Vergleich dieser fossilen Richtungen über Kontinente hinweg und der symmetrischen magnetischen Streifen auf dem Meeresboden zeigt, wie sich Platten und Kontinente im Laufe der geologischen Zeit bewegt haben.