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(a) Bestimmen Sie das Verhältnis des Magnetfelds am
Pol und am Äquator.
(b) Wie groß ist die magnetische Feldstärke in Berlin
(geografische Breite: 52° N)?
Frage 5.2
Gradient des Erdmagnetfelds:
Die Vertikalkomponente B
z
und die Horizontalkompo-
nente B
h
des Erdmagnetfelds lauten B
z
0
M
D
2
r
3
sin
“
und
0
M
B
h
D
4
r
3
cos
“
.Hierbeisind
“
die magnetische Breite, r
der Radius,
0
die magnetische Permeabilität im Vakuum
und M das magnetisches Moment der Erde (die Magneti-
sierung pro Volumen).
(a) Leiten Sie den vertikalen Gradienten von B
z
und den
horizontalen Gradienten von B
h
her.
(b) Berechnen Sie beide Gradienten (in nT km
1
/
an der
Erdoberfläche (bei r
E
D 6378
km) für den Fall, dass
die Vertikalkomponente B
z
D 52 950
nT beträgt.
Frage 5.3
Der Geodynamo:
(a) Was versteht man unter dem Begriff Geodynamo?
(b) Welche Ursachen hat der Geodynamo?
(c) Welche physikalischen Felder müssen für die Be-
schreibung des Geodynamos berücksichtigt werden?
Welche sind in der Simulation der Prozesse miteinan-
der gekoppelt?
Frage 5.4
Voraussetzungen für einen Geodynamo:
(a) Was muss erfüllt sein, damit ein selbsterregter Dyna-
mo (z. B. der Geodynamo) funktioniert?
(b) Kann auch eine Meeresströmung wie z. B. der Hum-
boldtstrom an der Westküste Südamerikas als selbst-
erregter Dynamo ein Magnetfeld erzeugen und auf-
rechterhalten? Nehmen Sie für den Humboldtstrom
eine Längenskala
Abb.5.30
Die Rotation einer Kontinentalplatte C um einen Eulerpol E
verschiebt den paläomagnetischen Pol P:
a
stark, wenn der Pol P weiter
vom Eulerpol E entfernt ist als der Kontinent;
b
wenig, wenn der Pol P
km sowie eine mittlere
Strömungsgeschwindigkeit von u
D 2
ms
1
an so-
wie für die spezifische elektrische Leitfähigkeit von
Meerwasser
¢ D 5
Sm
1
.
`
D
3000
5.7 Aufgaben und Fragen
Frage 5.1
Frage 5.5
Stärke des Erdmagnetfelds:
Strömungsgeschwindigkeit im lüssigen Erdkern:
Benutzen Sie die magnetische Reynolds-Zahl Re
m
D
higkeit
¢ D 500
kSm
1
des flüssigen äußeren Erdkerns,
um die Geschwindigkeit seiner Konvektionsströme zu
schätzen.
Nähert man das Erdmagnetfeld durch einen Dipol im
B
.
r
;™/ D
p
0
M
4
r
3
1 C 3
cos
2
™
beschrieben werden (Ab-
stand vom Erdmittelpunkt r
km; magnetisches
Moment der Erde M
D 7;75 10
22
Am
2
; magnetische
Permeabilität im Vakuum
D
6371
™
).
