Wer mit Karte und Kompass wandert, verlässt sich auf ein unsichtbares Phänomen: das Magnetfeld der Erde. Die Kompassnadel richtet sich danach aus und zeigt ungefähr nach Norden, egal ob im Schwarzwald, an der Ostsee oder in den Alpen. Doch woher stammt dieses Magnetfeld, warum zeigt der Kompass nicht genau zum geografischen Nordpol, und was hat das Feld mit Polarlichtern und Zugvögeln zu tun? Dieser Beitrag erklärt die Grundlagen und gibt praktische Hinweise für die Navigation in der Natur.
Wie das Erdmagnetfeld entsteht
Im Inneren der Erde liegt ein Kern aus Eisen und Nickel. Der innere Kern ist fest, der äußere Kern flüssig. In diesem flüssigen, elektrisch leitenden Metall entstehen durch Wärmeunterschiede und die Erdrotation Strömungen. Bewegte elektrische Ladungen erzeugen Magnetfelder, und diese wiederum beeinflussen die Strömungen. Dieser sich selbst erhaltende Prozess wird als Geodynamo bezeichnet. Das Ergebnis ist ein Magnetfeld, das in grober Näherung dem eines Stabmagneten ähnelt, der etwas schräg zur Erdachse steht. Hintergründe bietet der Wikipedia-Artikel zum Erdmagnetfeld.
Warum der Kompass nicht genau nach Norden zeigt
Der magnetische Nordpol liegt nicht am geografischen Nordpol, und er wandert. Zudem ist das Feld nicht überall gleichmäßig. Deshalb weicht die Richtung der Kompassnadel je nach Ort mehr oder weniger von der geografischen Nordrichtung ab. Diese Abweichung heißt Deklination oder Missweisung. In Deutschland ist sie derzeit gering und beträgt nur wenige Grad. In anderen Regionen der Welt kann sie deutlich größer sein. Auf vielen topografischen Karten ist die Deklination für das Kartenblatt angegeben, oft mit Hinweis auf die jährliche Änderung.
Wichtige Begriffe
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Deklination | Winkel zwischen magnetischer und geografischer Nordrichtung |
| Inklination | Neigung der Feldlinien gegenüber der Horizontalen, in Mitteleuropa steil nach unten gerichtet |
| Magnetische Pole | Orte, an denen die Feldlinien senkrecht in die Erde ein- oder austreten |
| Magnetosphäre | Bereich um die Erde, in dem das Magnetfeld den Sonnenwind ablenkt |
| Feldumkehr | Vertauschung von magnetischem Nord- und Südpol im Laufe der Erdgeschichte |
Ein Schutzschild für das Leben
Das Erdmagnetfeld reicht weit in den Weltraum hinaus und lenkt einen großen Teil der geladenen Teilchen des Sonnenwinds ab. In der Nähe der magnetischen Pole können Teilchen jedoch tiefer in die Atmosphäre eindringen. Dort regen sie Sauerstoff- und Stickstoffatome zum Leuchten an, und es entstehen Polarlichter. Bei starker Sonnenaktivität sind sie gelegentlich auch in Deutschland zu sehen, meist am nördlichen Horizont.
Tiere mit Magnetsinn
Viele Tiere nutzen das Magnetfeld zur Orientierung. Bei Zugvögeln, Meeresschildkröten und manchen Fischen gilt als gut belegt, dass sie Informationen aus dem Magnetfeld für ihre Navigation verwenden. Wie genau dieser Magnetsinn funktioniert, ist Gegenstand intensiver Forschung. Diskutiert werden unter anderem magnetische Partikel im Körper und lichtabhängige chemische Prozesse im Auge.
Kompass richtig nutzen
- Metall fernhalten: Smartphones, Messer, Autos oder Eisenzäune können die Nadel ablenken.
- Waagerecht halten: Die Nadel muss frei schwingen können.
- Karte einnorden: Karte so drehen, dass ihre Nordrichtung mit der Kompassnadel übereinstimmt, Deklination bei Bedarf berücksichtigen.
- Marschrichtung bestimmen: Richtung auf der Karte abnehmen und im Gelände an markanten Punkten orientieren.
- Regelmäßig prüfen: Unterwegs immer wieder kontrollieren, ob die Richtung noch stimmt.
Spuren im Gestein
Manche Gesteine speichern bei ihrer Entstehung die Richtung des damaligen Magnetfelds. Vulkanische Laven etwa werden beim Abkühlen magnetisiert. Untersuchungen solcher Gesteine haben gezeigt, dass sich das Magnetfeld im Laufe der Erdgeschichte viele Male umgepolt hat. Am Meeresboden bilden diese Umpolungen ein Streifenmuster beiderseits der mittelozeanischen Rücken, das zu den wichtigen Belegen der Plattentektonik gehört.
Forschung am Erdmagnetfeld
Das Magnetfeld wird von Observatorien am Boden und von Satelliten laufend vermessen. Für Geophysikerinnen und Geophysiker ist es ein Werkzeug, um den Aufbau des Untergrunds zu erkunden, etwa bei der Suche nach Erzen oder archäologischen Strukturen. Wer sich für die physikalischen Grundlagen von Magnetfeldern und elektrischen Messungen interessiert, findet Erklärungen zur Magneto- und Elektrophysik aus Sicht des Geophysikstudiums.
Fazit
Das Magnetfeld der Erde entsteht im flüssigen Erdkern und begleitet uns überall. Es richtet Kompassnadeln aus, schützt vor dem Sonnenwind, lässt Polarlichter leuchten und hilft Tieren bei der Orientierung. Wer die Deklination kennt und den Kompass richtig nutzt, findet sich auch abseits markierter Wege sicher zurecht.
