Die magnetische Wirkung ist seit der Antike bekannt. Als Ursache nahm man den Einfluss eines gewaltigen Bergs aus magnetischem Erz irgendwo im hohen Norden an, dessen immense Kraft alles Eisen dieser Welt an sich zieht und daher auch für die Ausrichtung der Kompassnadeln sorgt. Ab dem 12. Jahrhundert taucht der Magnetberg als Schrecken am Ende der Welt in zahlreichen Reiseabenteuern auf. Schiffe, die ihm zu nahe kommen, brechen auseinander, weil er alle Nägel und Eisenbeschläge aus dem Holz reißt.

Gauß gibt den Kurs vor

Nachdem sich die Existenz eines Magnetbergs nicht nachweisen ließ, galt seit dem Beginn der Neuzeit lange Zeit der Polarstern als Auslöser des Kompassphänomens. Dem tatsächlichen Ursprung der geheimnisvollen Kraft kam allerdings erst der Mathematiker und Universalgelehrte Carl Friedrich Gauß (1777-1855) auf die Spur. Er vermutete die Quellen des Erdmagnetfelds im Inneren der Erde.

Larmor entdeckt den Geodynamo

Der irische Physiker und Mathematiker Joseph Larmor (1857-1942) griff diesen Gedanken auf und präsentierte 1919 eine plausible Erklärung für den Ursprung des Erdmagnetismus. Larmor postulierte, dass die Magnetfelder in großen Himmelkörpern durch einen selbsterregenden Dynamoprozess erzeugt werden können. Seine zunächst heftig angefochtene Dynamotheorie ist mittlerweile das Standardmodell.

Die Weltmaschine im Untergrund

"Angeworfen" wird der Geodynamo durch den Aufbau des zweiteiligen Erdkerns, der unter der Erdkruste und dem Erdmantel liegt. Der Äußere Erdkern, eine flüssige Schmelze aus Nickel und Eisen, beginnt ab einer Tiefe von etwa 3.000 Kilometer, ist rund 3.800 Grad heiß und elektrisch äußerst leitfähig. Der Äußere Erdkern umgibt den gut 5.000 Kilometer tief liegenden Inneren Erdkern. Er besteht aus festem Nickel und Eisen und ist nach unterschiedlichen Schätzungen 4.800 bis 7.700 Grad Celsius heiß. Durch die Temperaturunterschiede zwischen Innerem und Äußerem Kern entstehen Konvektionsströmungen. Die Drehbewegung der Erde lenkt diese Strömungen ab. Sie vollziehen eine Spiralbewegung parallel zur Erdachse. Dabei entsteht wie bei einem Generator elektrischer Strom, der das Magnetfeld der Erde aufbaut

Schutz gegen kosmische Killerstrahlung

Das durch komplexe Strömungen im flüssigen Erdinneren erzeugte Magnetfeld ist in vielerlei Hinsicht unverzichtbar, ja sogar eine wesentliche Voraussetzung für das Leben auf der Erde. Denn weit über der Erdoberfläche spannt das Erdmagnetfeld einen Schutzschirm auf, ohne den die Sonne unseren Planeten schlicht und einfach zu Tode rösten würde. Dieser Schutzschirm, die so genannte Magnetosphäre, hält die extrem energiereichen Sonnenwinde davon ab, in tiefere Schichten der Atmosphäre oder gar bis auf die Erdoberfläche vorzudringen. Ein Zusammenbruch der Magnetosphäre hätte sowohl für das Leben auf der Erde als auch für die Technik fatale Folgen. Irreparable Zellschäden, genetische Deformationen, Mutationen und Missbildungen wären unausweichlich. Zudem würden auch die empfindliche Kommunikationstechnologie und die meisten elektronischen Geräte dem ungebremsten Strahlenbombardement nicht standhalten.

Magnetismus in Natur und Technik

Die Menschen haben lange gebraucht, bis sie den Kompass als Richtungsweiser entdeckten. Die Natur war da wieder einmal schneller und schlauer: Sie stattete beispielsweise Zugvögel mit magnetischen Sensoren aus, die das Erdmagnetfeld einsetzen, um sich auf ihren Wanderrouten zu orientieren. Mittlerweile haben wir diesen Rückstand mehr als wettgemacht. Wir nutzen den Magnetismus in der Kommunikations-, Nachrichten- und Antriebstechnik, in Schaltrelais, zur Tonaufzeichnung, in der medizinischen Diagnostik, zur Datenspeicherung und zahlreichen weiteren Anwendungen, in denen die unsichtbare Kraft ihre erstaunliche Wirkung entfaltet.