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Abb. 5.10
Verstärkung des Magnetfelds in einem
-Dynamo. Aus-
gehend von einem initialen, poloidalen Magnetfeld, dessen Feldlinien
in meridionalen, zu den Längenkreisen parallelen Ebenen verlaufen
(
a
), bewirkt die Erdumdrehung (
'
-
parallelen toroidalen Feldlinien (
d
) werden unter der Einwirkung der
Coriolis-Kraft durch die zyklonale bzw. antizyklonale Strömung des
flüssigen Eisens auf der Nord- bzw. Südhalbkugel (
e
) in poloidale Fel-
) durch die vom Drehradius ab-
hängige differenzielle Rotation ein Aufwickeln der mitgeführten Feld-
linien (
b-c
). Die auf diese Weise entstandenen, zu den Breitenkreisen
'
-
Dynamos, beruhend auf dem Zusammenwirken eines radia-
len und eines toroidalen Strömungsfelds. Die Antriebsener-
gie für die radiale Strömung ergibt sich aus freier Konvektion
durch Dichteunterschiede. Diese werden auf der einen Seite
verursacht durch den von der Abkühlung der Erde her-
vorgerufenen Temperaturgradienten. Auf der anderen Seite
sinken die schweren Bestandteile der Schmelze des äuße-
ren Erdkerns nach unten und werden auf dem Rand des
festen inneren Erdkern angelagert, wodurch die Dichte der
Restschmelze abnimmt. Außerdem wird beim Erstarren des
angelagerten Eisens auch latente Wärme freigesetzt, was die
freie thermische Konvektion zusätzlich antreibt. Das toro-
idale, entlang der Breitenkreise orientierte Strömungsfeld
entsteht durch differenzielle Rotation im flüssigen Kern,
Die Abb.
5.10
illustriert die Wirkungsweise des
-
dessen innere Bereiche schneller rotieren als die äußeren.
Ausgehend von einem initialen, rein poloidalen Magnetfeld
Magnetfeldlinien wegen der vom Radius abhängigen, dif-
ferenziellen Rotation im äußeren Kern nach und nach zu
einem rein toroidalen (entlang der Breitenkreise orientier-
toroidalen Magnetfelds sind somit auf den inneren Kern be-
schränkt und reichen nicht aus ihm hinaus. Deshalb kann
man sie nicht von der Erdoberfläche aus beobachten und
vermessen. Zum Verständnis der Struktur und Stärke des
toroidalen Magnetfelds muss man daher numerische Mo-
dellrechnungen heranziehen. Ein Strömungsfeld, wie das
Kugelschale bewegten elektrischen Leiter ohne zusätzliche
