Der Dynamoeffekt im Sonnensystem

 1. Allgemeines zum Plasmadynamo im Sonnensystem

Was als die Ursache des Magnetismus für die Erde gilt, gilt auch für die Planeten. Damit kann man das als einen zusätzlichen Beweis für die Richtigkeit des Plasmadynamo ansehen. Für den Magnetismus aller Planeten durch einen Plasmadynamo werden folgende Kriterien verglichen und bewertet:

•     Größe 
•     Gravitation
•     Rotationsdauer
•     Lage (Neigung) der Rotationsachse zur Ekliptikebene
•     Durchmesser des Ringstromes
•     Entfernung zur Sonne (Sonnenwindstärke

Bei allen Planeten lässt sich damit deren Magnetismus mit dem PD vollständig und lückenlos beschreiben, was mit dem Geodynamo nicht gelingt. 

2. Der Magnetismus der Planeten

Merkur: 

Die Sonne bescheint den Merkur auf Grund seiner Nähe zur Sonne viel intensiver als die Erde. Das Magnetfeld des Merkurs ist trotzdem einhundert Mal schwächer. Obwohl aufgrund der Sonnennähe der Sonnenwind beträchtlich ist, kann kein nennenswertes Magnetfeld bestehen, weil die geringe Gravitation von 3,7 m/s² keine Plasmawolke festhalten kann und die geringe Rotation von 58,5 d keinen Strom liefern kann.

Venus:

Obwohl für die Venus ein ähnlich großer Nickel-Eisen-Kern wie für die Erde angenommen wird, verfügt sie ebenfalls nur über ein verschwindend schwaches Magnetfeld. Für die Venus gilt wie für den Merkur, dass der Sonnenwind beträchtlich ist. Die Gravitation entspricht fast der Doppelten des Merkurs. Dennoch kann kein Magnetfeld entstehen, weil die äußerst geringe Rotation von 243 d keinen Strom liefern kann.

Mars:

Vom Mars ist ebenfalls ein sehr schwaches Magnetfeld mit Werten zwischen 0,5 μT und 0,2 nT bekannt. Es wird behauptet, der Mars hätte vor vier Milliarden Jahren ein stärkeres Magnetfeld gehabt, welches später verschwunden wäre. Wie sollte aber ein Magnetfeld verschwinden? Der Mars hätte demnach eine grundsätzlich andere Gestalt oder ein anderes Verhalten annehmen müssen, etwa eine doppelte Rotationsgeschwindigkeit, eine deutlich höhere Fallbeschleunigung oder einen wesentlich größeren Durchmesser. Nichts davon ist bekannt. Eine vergleichende Schätzung zwischen Erde und Mars auf der Grundlage der eingangs genannten Kriterien zeigt, dass der Mars noch nie ein stärkeres Magnetfeld gehabt haben kann:

•         durchschnittliche Flussdichte   der Erde (Ausgangswert)              50 μT ;
•      von der Sonne beschienene Querschnittfläche                    38 % auf die Erde bezogen;
•       Fallbeschleunigung                                                              37 % auf die Erde bezogen;
•         Rotationsgeschwindigkeit am Äquator                                50 % auf die Erde bezogen;
•       Vom Elektronengürtel umschlossene Fläche                       45 % auf die Erde bezogen
•        Sonnenwindstärke                                                               20 % auf die Erde bezogen;

Daraus erhält man mit 50 μT x 0,28 x 0,37 x 0,5 x 0,45 x 0,2 = 0,233 μT die wahrscheinliche, mittlere Flussdichte auf dem Mars. Dieser Wert entspricht ziemlich genau den gemessenen Werten.

Jupiter: 

Die Menge der vom Jupiter festgehaltenen Elektronen und Protonen des Sonnenwindes ist aufgrund seines Durchmessers und seiner Gravitation deutlich größer als bei allen anderen Planeten. Auch dreht sich der Jupiter am schnellsten von allen Planeten um seine Achse. So ist es nicht verwunderlich, dass er auch das stärkste Magnetfeld im Sonnensystem besitzt. Am Äquator beträgt die Stärke des Feldes 400 μT, an den Polen 1.000 bis 1.400 μT. Es gelte als gesichert, dass metallischer Wasserstoff im Inneren des Jupiters sowie die schnelle Rotation entscheidende Rollen spielen würden, obwohl völlig unbekannt ist, ob metallischer Wasserstoff wirklich existiert und welche magnetischen Eigenschaften er hat. Eine vergleichende Schätzung zwischen Erde und Jupiter auf der Grundlage der eingangs genannten Kriterien zeigt folgende Werte:

• durchschnittliche Flussdichte der Erde (Ausgangswert)                     50 μT ;
• von der Sonne beschienene Querschnittfläche               10,5 fach auf die Erde bezogen;
• Fallbeschleunigung                                                           2,5 fach auf die Erde bezogen;
• Rotationsgeschwindigkeit am Äquator                           12,8 fach auf die Erde bezogen;
• größere Fläche durch geringere Achsneigung                  1,2 fach auf die Erde bezogen;
• vom Elektronengürtel umschlossene Fläche                     15 fach auf die Erde bezogen
• Sonnenwindstärke                                                               0,5 % auf die Erde bezogen;

Daraus erhält man mit 50 μT x 10,5 x 2,5 x 12,8 x 1,2 x 15 x 0,005 = 1476 μT die wahrscheinliche, mittlere Flussdichte auf dem Jupiter. Dieser Wert entspricht ziemlich genau den gemessenen Werten.

Saturn: 

Die Menge der vom Saturn festgehaltenen Elektronen und Protonen des Sonnenwindes und der anderen kosmischen Strahlungen ist aufgrund seines Durchmessers und seiner Gravitation ebenfalls bedeutend groß. Auch dreht sich der Saturn fast so schnell wie der Jupiter um seine Achse. Deshalb besitzt der Saturn ebenfalls ein starkes, mit der Rotationsachse symmetrisches Magnetfeld, welches jedoch etwas schwächer als das Feld des Jupiters ist. Wie bei der Erde und beim Jupiter ist das Magnetfeld am Planeten fest verankert und folgt zwangsweise der Rotation. Ansonsten gelten für den Saturn die gleichen Punkte wie für den Jupiter. Dass das Magnetfeld dennoch schwächer ist als beim Jupiter, ergibt sich daraus, dass die Rotationsachse 24° mehr geneigt und damit die wirksame Fläche rechtwinklig zur Sonne bedeutend geringer ist und der Sonnenwind auf Grund der Entfernung zur Sonne noch schwächer wirkt. Obwohl der Saturn ein ausgeprägtes Ringsystem besitzt, hat dasselbe kaum Einfluss auf das Magnetfeld, weil die das Magnetfeld bestimmenden Ringströme außerhalb des Ringsystems entstehen und wirken.

Uranus: 

Der Uranus zeichnet sich dadurch aus, dass seine Achse 97,8 Grad zur Ekliptik geneigt ist und sie scheinbar auf der Ekliptikebene entlangrollt. Wegen der ungewöhnlichen Ausrichtung steht die Sonne pro Umlauf (= 84 Jahre) jeweils einmal über seinem Südpol, einmal über seinem Nordpol und zweimal über dem Äquator. Das bedeutet, dass sich im Laufe von 21 Jahren die Rotationsachse scheinbar um 90° in der Ekliptikebene dreht.

Seine Gravitation ist vergleichbar mit der von der Erde, obwohl er viermal größer ist. Auch benötigt er nur 17,2 h für eine Umdrehung um sich selbst. Wie der Saturn ist er in der Äquatorebene von Ringen umgeben. Diese unterscheiden sich von den Saturnringen vor allem durch feinen Staub zwischen allen Ringen.

So wie alles am Uranus ist auch sein Magnetfeld ungewöhnlich. Im Gegensatz zu anderen Planeten würde der Uranus angeblich ein variables Quadrupolfeld besitzen, dessen Stärke auf der nördlichen Halbkugel bis zu 110 Mikrotesla und auf der südlichen Halbkugel nur 10 Mikrotesla beträgt, das heißt, magnetischer Äquator und magnetische Achse befinden sich deutlich außerhalb des Planetenmittelpunktes wie auf astropage.eu ausgeführt. Weitere Angaben zum Magnetfeld des Uranus sind nicht bekannt, insbesondere nicht, wie es zustande kommt. Jedenfalls kann es kein Quadrupolfeld sein, denn es existieren nur eine Rotationsachse und nur eine Strömungsrichtung des Sonnenwindes. Deshalb ist es ein Dipol.

Bei Anwendung des PD auf die Verhältnisse des Uranus lässt sich die Herkunft des Magnetfeldes erklären. Das bisher bekannte Magnetfeld kann allerdings nur eine Momentaufnahme des 84-jährigen Zyklus sein, weil sich die Richtung der Polarität des Magnetfeldes während dem Umlauf um die Sonne in 84 Jahren kontinuierlich von einer Seite des geografischen Äquators auf die andere verlagert.

© Carl Niemann: Umlaufbahn des Uranus

Während des Umlaufs gibt es alle 21 Jahre eine bestimmte Episode. Beginnt man mit der bekannten Momentaufnahme des Magnetfeldes nach Kubisch, dann bestand die damit verbundene Konstellation darin, dass die Rotationsachse mit der einen Halbkugel (angenommen der nördlichen) auf die Sonne zeigte und damit zirkumpolar den Sonnenwind erhielt. Diese Konstellation bekommt hier deshalb die Benennung Episode N (wie Norden). Auf seinem Weg wird der Sonnenwind vom Ringsystem des Planeten gebremst und verwirbelt, so als würde man Rauch in einen Ventilator blasen. Aber die Gravitation hält die Plasmawolke hinter dem Ringsystem zu einem Ringstrom fest, und es bildet sich ein Magnetfeld, dessen Zentrum außerhalb des Planetenzentrums im Schatten auf der sonnenabgewandten Halbkugel (der südlichen) liegt. Im Verlauf der nächsten 21 Jahre bewegt sich der Uranus auf seiner Umlaufbahn einen Viertelkreis weiter und die Sonne scheint dann auf den Äquator. Damit ergibt sich die nächste Episode, Episode Ä (wie Äquator) genannt. Diese Konstellation entspricht der gleichen wie auf der Erde zu den Äquinoktien. Man kann einen Mechanismus annehmen wie bei dem geregelten, rezenten Magnetfeld der Erde. Das heißt, die Episode Ä repräsentiert ein regelrechtes Magnetfeld mit einer Feldachse gleich der Rotationsachse. Die äquatorialen Ringe bleiben ohne Einfluss, weil sie das Plasma lediglich symmetrisch teilen. Nach weiteren 21 Jahren ergibt sich die nächste Episode, die Episode S (wie Süden). Die damit verbundene Konstellation entspricht der gleichen wie bei Episode N, nur dass die Sonne jetzt zirkumpolar auf die südliche Halbkugel scheint. Während dem letzten Viertel, nach weiteren 21 Jahren, dreht sich nun der Uranus auf seiner Bahn wieder so, dass die Sonne auf den Äquator scheint und die Konstellation entspricht zum zweiten Mal der Episode Ä. Danach beginnt der nächste Zyklus N. Sollte sich im Inneren des Uranus magnetisierbare Materie befinden, wie Eisen oder wegen tiefer Temperaturen ferromagnetisch gewordene Paramagnetika, stellen sich die Fragen, inwieweit es zu Feldverzerrungen oder Asymmetrien käme. Insgesamt können nur weitere Beobachtungen und Messungen dieses zyklisch variable Magnetfeld bestätigen oder eben nicht.

Neptun: 

Der Neptun ist der äußerste der sogenannten Gasriesen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Er ist nur wenig kleiner als der Uranus und erhält aufgrund der größeren Entfernung zur Sonne noch weniger Sonnenwind. Er rotiert in 16 Stunden einmal um sich selbst und wird von einem vierfach geteilten Ringsystem umgeben, welches ebenfalls in eine Staubwolke eingebettet ist. Die Gravitation beträgt etwa ein Viertel mehr als auf dem Uranus. Das Magnetfeld ist wie das von Uranus gegenüber der Rotationsachse geneigt. Im Großen und Ganzen bestehen beim Neptun insgesamt die gleichen Verhältnisse wie beim Uranus. Die Neigung der Rotationsachse beträgt allerdings nur 28°. Daraus ergibt sich mit dem PD ebenfalls ein ähnlicher, zyklischer Mechanismus für das Magnetfeld wie beim Uranus, nur nicht so extrem ausgeprägt.

Pluto: 

Der Pluto ist weiter von der Sonne entfernt als alle anderen Planeten des Sonnensystems. Er erhält kaum noch Sonnenwind. Auch seine Gravitation beträgt nur 1/25 von der der Erde. Außerdem rotiert er wesentlich langsamer als die Erde. Ein Magnetfeld wurde bisher nicht erkannt. Nach dem Mechanismus des PD kann es auch nicht existieren, weil wegen des geringen Sonnenwindes und der geringen Gravitation kein Plasma am Planeten gehalten werden kann.

 

3. Der Magnetismus der Sonne

Die Sonne soll ähnlich wie die Erde ein dipolisches Magnetfeld besitzen. Über das Magnetfeld der Sonne findet man wie auch beim Erdmagnetismus zahlreiche Schriften ähnlichen Inhalts. Deshalb soll hier stellvertretend für alle anderen Schriften von der Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung von 2015 Gebrauch gemacht werden. Darin wird das Magnetfeld der Sonne folgendermaßen charakterisiert, wie die ausgewählten Zitate von Krummheuer zeigen:

1. In diesem Inferno entsteht ein Magnetfeld, das in seiner Grundstruktur jenem der Erde ähnelt. Es besitzt die Form eines Dipols, dessen Magnetfeldlinien an den Sonnenpolen die Oberfläche durchstoßen.

2. Die Magnetfelder sind jedoch an das heiße, elektrisch leitende Gas gebunden und werden von ihm in komplizierter Weise gedehnt und verzogen – wie Gummibänder in Honig, den man rührt. So wird eine anfänglich zur Rotationsachse parallel verlaufende Magnetfeldlinie von dem rotierenden Gas mitgeschleppt.

3. Das Gas in der Äquatorregion bewegt sich jedoch wesentlich schneller als in mittleren und hohen Breiten. Dadurch werden die Feldlinien im Äquatorbereich in die Länge gezogen und wickeln sich im Laufe von mehreren Umdrehungen regelrecht auf: Es bildet sich ein ringförmiges Magnetfeld in Ost-West-Richtung, auch Toroidalfeld genannt.

4. Diese Magnetfeldlinien können sich zu dicken Bündeln vereinigen, die nach oben steigen, bis sie schließlich aus der Oberfläche austreten und eine Schlaufe formen.

5. […] haben die Wissenschaftler bewiesen, dass das an der Oberfläche der Sonne messbare Magnetfeld die einzige Quelle für das geordnete, toroidale Feld im Sonneninnern ist.

6. Im Verlaufe eines Elf-Jahres-Zyklus wechselt das Dipolfeld seine Richtung: Der magnetische Nordpol wird zum Südpol und umgekehrt.

7. Zukünftig wird sich die Vorhersagekraft weiter überprüfen lassen. Bisher ist es sehr schwierig, die Stärke des Dipolfeldes zu messen, weil die Sonnenpole von der Erde kaum einsehbar sind.

Eine Analyse dieser Zitate aus der Sicht der Elektrophysik führt dazu, dass die Charakteristik des Sonnenmagnetfeldes eine ganz andere ist als dargestellt. Beginnt man mit dem 7. Auszug, wird deutlich, dass die Aussagen 1 bis 6 nur Vorhersagen sind, die erst noch überprüft werden müssen. Mit Zitat 1 wird behauptet, dass das Sonnenmagnetfeld ein Dipolfeld wäre, obwohl man die Stärke des Dipolfeldes kaum messen könne. Von den Forschungen mit der Raumsonde Ulysses wird aber die Nichtexistenz eines Dipolfeldes bestätigt. Diese besagen, dass das Magnetfeld der Sonne im Gegensatz zu bestehenden Theorien keine Breitenabhängigkeit aufweist. Dass nach Zitat 2 und 3 die Magnetfelder an das elektrisch leitende Gas (Plasma) gebunden sind, kann nicht als besondere Erkenntnis gewertet werden, denn die Einheit von sich bewegenden Ladungen und Magnetismus gilt als bekannte, fundamentale Tatsache. Eine weitere Tatsache besteht darin, dass Magnetfeldlinien nicht von rotierendem Gas „mitgeschleppt“ werden können. Erstens sind Feldlinien nicht existierende, gedachte Linien, um den Feldverlauf anschaulich zu machen. Zweitens stellt ein Magnetfeld eine im Raum verteilte Kraftwirkung ohne Masse dar, die alle Massen durchdringt. Drittens stehen Bewegungsrichtung und Magnetismus immer rechtwinklig zueinander. Insofern können die Feldlinien bzw. richtigerweise kann das Feld nicht gedehnt, verzogen, gewickelt oder mitgeschleppt werden. Magnetismus, Rotation, Konvektion und Gravitation beeinflussen lediglich die Partikel und Ladungen des Plasmas. Die Aussage nach Zitat 3, dass ein ringförmiges Magnetfeld existiert, welches auch Toroidalfeld genannt wird, kann als Hauptcharakteristikum des Sonnenmagnetfeldes angesehen werden. Obwohl Aussage 4 aus elektrodynamischer Sicht völlig falsche Darstellungen enthält, kommt es bei entsprechender Richtigstellung dem Grundmechanismus der Bildung des Magnetfeldes sehr nahe. Dass jedoch das gebündelte Magnetfeld Schlaufen formt, entbehrt jeder Grundlage. Vielmehr bilden die schlaufenförmigen Materieströme (Protuberanzen) Magnetfelder um sich herum.  

© Carl Niemann: Magnetismus der Protuberanzen

Laut Zitat 5 würde das an der Oberfläche der Sonne messbare Magnetfeld als einzige Quelle für das toroidale Feld im Sonneninnern gelten. Wenn schon das äußere Feld kaum messbar ist, erhebt sich die Frage, woher es Kenntnisse über ein toroidales Feld im Sonneninnern gibt. Ungeachtet dessen kann man hieraus entnehmen, dass das Magnetfeld von der Oberfläche der Sonne ausgeht. Nach Zitat 6 würde sich das Dipolfeld alle 11 Jahre umpolen. Wenn es denn ein Dipolfeld gäbe, wie sollte die periodische Umpolung funktionieren? Sie wurde bisher nicht gemessen und nicht beobachtet. Sie kann gar nicht existieren, wie bereits allgemein im im vorigen Post begründet wurde. Außerdem muss davon ausgegangen werden, dass es sich eben nicht um ein Dipolfeld, sondern um die Summe von einzelnen Feldern handelt. In diesem Sinne berichten Forscher der Universität Göttingen, dass die Sonnenoberfläche von mindestens 660.000 kleinen Magnetgebieten übersät ist, die auch bei geringer Sonnenaktivität Magnetismus erzeugen und dass auf der Oberfläche riesige Strömungszellen über Monate hinweg bestehen. Weil die Sonne nicht von einem von irgendwoher kommenden Wind mit Elektronen und Protonen getroffen wird, gibt es auch keine Ringströme wie bei den Planeten und damit kein rotationsbedingtes Magnetfeld. Was es aber gibt, sind die andauernd mehr oder weniger magnetisch aktiven Zonen über der Oberfläche, die aus aneinandergrenzenden Zellen unterschiedlichster Form und Größe von Wirbeln, Blasen, Flares und Protuberanzen gebildet werden. Die Höhe dieser Zonen resultiert aus der Höhe der Protuberanzen, die bis zu 40.000 km betragen. Einzelne Zellen können wenige Minuten bis über Monate hinweg existieren. Im Gegensatz zu der Behauptung, die flüssige Materie würde entlang der magnetischen Feldlinien geführt werden, entspricht es den Gesetzen der Elektrophysik, dass zum Beispiel die Wirbel senkrecht zu ihrer Oberfläche Magnetfelder erzeugen bzw. dass die Plasmaströme um sich herum Magnetfelder hervorrufen. Insgesamt existiert also kein Sonnenmagnetfeld als Ganzes, sondern ein Konglomerat von vielen kleinen, großen, kreuz und quer stehenden, liegenden, schwebenden und sich überlagernden Einzelfeldern, die sich äquatorial häufen und sich mit der Oberfläche mit drehen. Die äquatoriale Konzentration resultiert nicht daraus, dass infolge der Rotation das Magnetfeld radial nach außen gedrängt wird, sondern weil infolge der Fliehkraft im Äquatorbereich eine größere Menge an Materie nach außen geschleudert wird als an den Polen.

© Carl Niemann: Das Magnetfeld der Sonne

Ausgewählte Literatur zum Geomagnetismus

 

Angenheister, G., Bartels, J.: Das Fischer Lexikon Geophysik.Frankfurt 1969

 

Autorenkollektiv: Magnetismus elektromagnetisches Feld, Handbuch der Physik, Bd. XV. Berlin 1927

 

Clauser, C.: Einführung in die Geophysik: Globale physikalische Felder und Prozesse in der Erde. Berlin Heidelberg 2014

 

Demtröder W.: Experimentalphysik 2 Elektrizität und Optik. Heidelberg 2013

 

Demtröder W.: Experimentalphysik 3 Atome, Moleküle und Festkörper. Heidelberg 2010

 

Fasching, G.: Werkstoffe für die Elektrotechnik, Wien 1994

 

Kraatz R.: Die Dynamik der Erde. Heidelberg 1987

 

Nippold, A., Keränen, J., Schweidler, E.: Einführung in die Geophysik II Erdmagnetismus und Polarlicht. Berlin 1929

 

Obert, D.: Vulkane (Originaltitel: Fabuleux Volkans). Köln 2000

 

Philippow, E.: Grundlagen der Elektrotechnik. Leipzig 1967

 

Purcell, E. M.: Elektrizität und Magnetismus. Braunschweig 1989

 

Recknagel A.: Physik Elektrizität und Magnetismus. Berlin 1960

 

Riecke, E.: Lehrbuch der Experimental-Physik, zweiter Band: Magnetismus, Elektrizität, Wärme. Paderborn 2013

 

Schröder, K.-P.: sterne-und-weltraum, 2/2019

 

Soffel, H.: Paläomagnetismus und Archäomagnetismus. Heidelberg 1991

 

Stachel, J.: Einsteins Annus mirabilis. Reinbek 2001

 

Valentiner, S.: Elektromagnetische Induktion, Handbuch der Physik, Band XV. Berlin 1927

 

Wegener, A.: Die Entstehung der Kontinente und Ozeane, Nachdruck der 4. Auflage. Berlin, Stuttgart 2005

 

 

Polsprung - das Erdmagnetfeld dreht sich um?

1. Polsprünge - gegenwärtige Darstellungen

Brunhes vom Observatorium des Puy de Dôme  konstatierte bereits im Jahre 1905 eine mögliche Umkehr des Erdmagnetismus. Um 1950 stellten Runcorn, Irving und Blackett Pol- und Kontinentwanderungen fest. Während der 1960er Jahre ergaben Magnetfeldmessungen des Mittelatlantischen Rückens Streifen unterschiedlicher, magnetischer Polarität. Diese sogenannten paläomagnetischen Messungen würden beweisen, dass sich das Magnetfeld der Erde mehrfach umgepolt hätte. Im Rahmen eines von der Niederländischen Forschungsorganisation NWO geförderten Projekts wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem das magnetische Signal alter Erdschichten besser als bisher bestimmt werden kann. Dank des neuen Verfahrens wurde scheinbar nachgewiesen, dass sich das erdmagnetische Feld vor zehn Millionen Jahren umgekehrt hätte. Auch bei Soffel findet man in seinem Hochschullehrbuch die Umpolung als gegeben. In allen Zeitschriften, Lehr- und anderen Büchern sowie auf allen diesbezüglichen Internetseiten wird immer wieder festgestellt, dass es Umpolungen gegeben habe. Auch für offizielle Geoforschungseinrichtungen gelten die Umpolung und damit der Polsprung als Selbstverständlichkeit, wie die folgenden Ausführungen vom Geoforschungszentrum Potsdam verdeutlichen:

Neben den Hinweisen auf eine Erdmagnetfeldumpolung vor 41.000 Jahren entdeckten die Potsdamer Geoforscher in den untersuchten Bohrkernen aus dem Schwarzen Meer auch zahlreiche plötzliche Klimaänderungen während der letzten Eiszeit, wie sie bereits von den Grönländischen Eisbohrkernen her bekannt sind. Dies ermöglichte letztendlich erst die präzise Synchronisation der Datensätze aus dem Schwarzen Meer und dem Grönländischen Festlandeis. So ist auch die größte vulkanische Eruption der letzten hunderttausend Jahre auf der Nordhalbkugel*, nämlich der Ausbruch des Supervulkans im Bereich der heutigen Phlegräischen Felder bei Neapel in Italien vor 39.400 Jahren, in den untersuchten Sedimenten dokumentiert. Die Asche dieses Ausbruchs, bei dem etwa 350 Kubik-Kilometer Gestein und Lava ausgeworfen wurden, verteilte sich im gesamten östlichen Mittelmeerraum und bis nach Zentralrussland. Diese drei Extrem-Szenarios, eine kurze und schnelle Magnetfeldumpolung, kurzfristige Klimaschwankungen der letzten Eiszeit und der Vulkanausbruch in Italien, sind damit zum ersten Mal anhand eines einzigen geologischen Archivs untersucht und in einen eindeutigen zeitlichen Zusammenhang gebracht worden. 

Vom Lehrstuhl für Geomorphologie der Universität Bayreuth wurde Ähnliches veröffentlicht :

Gesteine sind in der Lage, unter bestimmten Bedingungen Intensität und Richtung des Erdmagnetfeldes zu erfassen und über geologische Zeiträume als remanente Magnetisierung zu konservieren. Aufgezeichnet wird das Erdmagnetfeld von magnetischen Mineralen, die in magmatischen Gesteinen bei Unterschreitung einer mineralspezifischen Temperatur permanent magnetische Eigenschaften erwerben und sich mit ihrem Dipolmoment am Erdmagnetfeld orientieren (thermische Remanenz). Bei der Bildung von Sedimentgesteinen werden vorhandene magnetische Mineralpartikel im Erdmagnetfeld eingeregelt (detritische Remanenz) und neue magnetische Minerale bei chemisch/biologischen Prozessen mit ihrem Dipolmoment parallel zum Erdmagnetfeld aufgebaut (chemische Remanenz). Die Fähigkeit der Gesteine, sich an vergangene Magnetfelder ‚zu erinnern‘, wird als Paläomagnetismus bezeichnet. Die Gesteine sind Archive der sich im Laufe der Erdgeschichte ändernden Umweltbedingungen und liefern uns so auch fossile Abbilder des Magnetfeldes der Erde.

Nach Jeanloz ergäbe die Interpretation der gemessenen Magnetisierungsrichtungen verschiedentlich Bahnen, nach denen die Magnetpole über die Erdoberfläche wanderten und sich schließlich umpolen würden. Soffel führt dazu aus:

Eine Feldumkehr ergibt sich nach einem stochastischen Modell von Cox (1968) im Anschluß an eine Phase mit einem schwachen Dipolfeld bei einem starken Nichtdipolfeld. Aus der Sicht eines einzelnen Beobachtungspunktes verlagert sich dabei der auf der Basis der Dipolhypothese berechnete virtuelle geomagnetische Pol aus dem Gebiet in der Nähe des Rotationspols in einer meist direkten Bahn quer über den Äquator in die Nähe des Pols auf der anderen Hemisphäre. […] Die oben beschriebenen Feldzustände scheinen aber nicht die einzig möglichen zu sein, denn es gibt auch Hinweise auf starke Quadrupol- und Oktopolfelder während einer Feldumkehr und auch eindeutige Nachweise von abgebrochenen Feldumkehrversuchen mit einer anschließenden Stabilisierung des Dipols in seiner alten Polarität.

© Carl Niemann: Die angebliche Polwanderung nach Jeanloz

Ob nun Erdmagnetfeldumpolung, Polaritätswechsel, Polwechsel, Feldumkehr oder Polsprung, immer geht es um die Richtungsänderung des Magnetfeldes der Erde  und sogar um das Entstehen eines Quadrupolfeldes oder weiterer Dipolfelder (Oktopolfeld). Im Folgenden werden alle diese Bezeichnungen Polsprung genannt. Zusammenfassend ergeben sich folgende Aussagen:

1. Für den Paläomagnetismus würde die Messung verschiedener Remanenzarten als zielführend gelten, um die Magnetisierungsrichtung festzustellen.

2.   Gesteine am Ozeangrund würden Streifen abwechselnder Polarität aufweisen.

3.  Bei der Bildung von Sedimenten würde die ursprüngliche Magnetfeldrichtung konserviert werden.

4. Bei der Aushärtung von Laven würde ebenfalls die ursprüngliche Magnetfeldrichtung konserviert werden.

5.  Magnetit und Hämatit würden die Ausrichtung und Stärke des Erdmagnetfelds zur Zeit ihrer Bildung speichern.

6. Auf dem Wege der Umpolung käme es zur Abschwächung des Magnetfeldes und zu Mehrfachpolungen.

Geophysiker sind insgesamt der Meinung – und diese wird auch so an Hochschulen und Universitäten gelehrt–, dass es mithilfe der Bestimmung remanenter Magnetisierung von Gesteinen möglich sei, Richtung und Stärke des Magnetfeldes der Erde in vergangenen Zeiten zu bestimmen. Aus elektrophysikalischer Sicht ist dem grundsätzlich zu widersprechen (siehe nächste Kapitel).

 

2. Besonderheiten des Verhaltens von Materie im magnetischen Feld

Für dem Magnetismus der Erde und deren Feldrichtung sind sowohl qualitativ als auch quantitativ Hämatit, Magnetit und Wasser wesensbestimmend. Deshalb werden im Folgenden die damit verbundenen Besonderheiten hervorgehoben, weil sie, obwohl bekannt, bisher keine Beachtung finden:

(1)  Antiferromagnetismus:

Für antiferromagnetische Materialien gelten im Allgemeinen die gleichen Funktionsmechanismen wie für ferromagnetische. Es ist zu beachten, dass die magnetischen Momente zwar vom äußeren Feld ausgerichtet werden, aber auch an die Kristallstruktur gebunden sind, sodass zwischen der Richtung des äußeren Feldes und der Richtung der magnetischen Momente immer eine Winkeldifferenz übrigbleibt. Der Unterschied zum Ferromagnetismus besteht darin, dass sich die magnetischen Momente innerhalb der Kristallite in gleicher Anzahl antiparallel ausrichten und die magnetische Wirkung nach außen aufgehoben wird. Das Besondere ist, dass dieser Zustand von einem äußeren Magnetfeld bestimmter Größe hervorgerufen werden kann, welches von A nach B gerichtet ist. Ebenso kann ein Feld gleicher Größe, welches von B nach A gerichtet ist, die Kompensation verursachen. Deshalb kann man kann bei Antiferromagnetika nur die Richtung der Achse, aber nie die Lage von Nord- oder Südpol des verursachenden Feldes feststellen. Das am stärksten ferromagnetische Mineral ist Hämatit.

(2)  Ferrimagnetismus

Für ferrimagnetische Materialien gelten ebenfalls die gleichen allgemeinen Funktionsmechanismen wie für ferromagnetische. Es ist ebenfalls zu beachten, dass die magnetischen Momente zwar vom äußeren Feld ausgerichtet werden, aber auch an die Kristallstruktur gebunden sind, sodass zwischen der Richtung des äußeren Feldes und der Richtung der magnetischen Momente immer eine Winkeldifferenz übrigbleibt. Der Unterschied zum Ferromagnetismus besteht darin, dass sich die magnetischen Momente innerhalb der Kristallite bei Einwirkung eines äußeren Feldes zwar antiparallel ausrichten, aber von ungerader Anzahl und ungleicher Größe sind, sodass nach außen eine magnetische Wirkung übrig bleibt. Das Besondere ist, dass dieser Zustand von einem äußeren Magnetfeld bestimmter Größe hervorgerufen werden kann, welches von A nach B gerichtet ist. Ebenso kann ein Feld gleicher Größe, welches von B nach A gerichtet ist, die übrige magnetische Wirkung verursachen. Deshalb kann auch bei Ferrimagnetika nur die Richtung der Achsen, aber nie die Lage von Nord- und Südpol des äußeren Feldes festgestellt werden. Das am stärksten ferrimagnetische Mineral ist Magnetit.

(3)  Diamagnetismus

Obwohl allgemein bekannt ist, dass sämtliche Materialien diamagnetisch sind, gilt das im besonderen Maße auch für Wasser. Es bedeckt 71% der Erdoberfläche mit einer mittleren Tiefe von 3.700 m, wogegen Magnetit und Hämatit in der Hauptsache auf den restlichen 29% der Erdoberfläche verteilt sind. Beachtenswert ist, dass die Permabilität von Wasser negativ sowie die von Gestein, Erz usw. hauptsächlich positiv ist.

(4)  Remanenz und Temperaturabhängigkeit

Weil die Ausrichtung der magnetischen Momente eines ferromagnetischen (auch ferri-) Materials bis zur Sättigung durch ein äußeres Feld nach einer Hysterese funktioniert, bleibt ein Restmagnetismus (= Remanenz), wenn das äußere Feld verschwindet. Wirkt das äußere Feld in der anderen Richtung, dann richten sich die Momente ebenfalls wieder bis zur Sättigung aus, d. h.: die Remanenz verschwindet. Solange ein äußeres Feld wirksam ist, besteht immer ein von der Remanenz verschiedener Magnetismus. Daraus resultiert, das eine von einem Gestein gemessene Feldstärke nichts mit Remanenz zu tun hat, weil das Erdmagnetfeld ja vorhanden ist.

Die Stärke der magnetischen Momente wird allerdings von der Temperatur beeinflusst bis sie oberhalb der Curie- oder Neeltemperatur völlig verschwindet. Nach Abkühlung weit unter diese Temperaturen richten sich die Momente ständig wieder neu aus.

 

3. Die Unbestimmbarkeit der historischen Polarität

Es wird behauptet, dass sich das Erdmagnetfeld in geologischer Zeit vielfach und in unterschiedlichsten Abständen umgepolt hätte. Die letzte Umpolung hätte vor 40.000 Jahren [16] stattgefunden. Da es jedoch nie einen Polsprung gegeben hat, spielen Anzahl der Polsprünge und Zeiträume zwischen den einzelnen Polsprüngen keine Rolle. Die folgenden Ausführungen werden deshalb nur auf den Polsprung als solchen bezogen. Um die Wanderung der Magnetpole bis hin zum Polsprung bestimmen zu können, müsse man die paläomagnetische Ausrichtung und Intensität von Gesteinen und Erzen, das heißt deren remanente Magnetisierung, messen, schreibt Soffel. Er unterscheidet hauptsächlich:

·natürliche remanente Magnetisierung (NRM) des Gehaltes an ferro(i)magnetischen Materialien,

·thermoremanente Magnetisierung (TRM), welche bei der Abkühlung von Lava unterhalb der Neel- oder Curie-Temperatur entstünde,

·Sedimentationsremanenz (DRM, D wie detritische),

·Selbstumkehr remanenter Magnetisierung.

Die Verwendung des Begriffes „Remanenz“ in diesem Zusammenhäng von Soffel (und anderen) für die verschiedenen Magnetisierungsarten ist von vornherein falsch (siehe Punkt 2). Im Einzelnen sind die angeblichen Remanenzarten wie folgt zu charakterisieren:

Die NRM (natürliche remanente Magnetisierung): Im Sinne des Punktes 2 stellt die natürliche remanente Magnetisierung lediglich eine normale Magnetisierung von antiferro- und ferrimagnetischen Bestandteilen in Gesteinen oder Erzen dar. Außerdem würde selbst nach einer Umpolung, bei der der Magnetfluss der Erde zwischenzeitlich null betrüge und dann die Magnetisierung den remanenten Betrag aufwies, bei wieder ansteigendem Magnetfluss die Magnetisierung ebenfalls wieder zunehmen. Also kann man die tatsächlich remanente Magnetisierung (Magnetfeld = 0) während eines Polsprunges in der Vergangenheit nicht messen. Die Tatsache, dass die zahlreichen Messungen bisher vielfach gegensätzliche Magnetisierungsrichtungen ergeben haben, kann zwar nicht bestritten werden. Jedoch wurden die Messergebnisse nicht richtig interpretiert. Bekanntermaßen handelt es sich bei allen gemessenen Gesteinen und Erzen um antiferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material. Bei Beiden kann man nur bedingt die Richtung der Achse, nicht aber die Lage von Nord- oder Südpol des verursachenden Feldes feststellen (siehe Punkt 2). Mit anderen Worten, die vermeintlich festgestellten Richtungen sind in jedem Falle unbestimmt.

Die TRM (thermoremanente Magnetisierung): Bei der thermoremanenten Magnetisierung, der Magnetisierung nach Abkühlung von Lava unterhalb der Neel- oder Curie-Temperatur, handelt es sich ebenfalls nicht um Remanenz. Die Abhängigkeit der Magnetisierung von der Temperatur erfolgt nicht nach einer Hysteresefunktion. Die Magnetisierung verschwindet schon deutlich unterhalb der Curie-Temperatur irreversibel. Oberhalb der kritischen Temperaturen geht bekanntermaßen jeglicher Ferromagnetismus verloren und damit verschwindet auch die Grundlage der Remanenz. Es bleiben nur der para- und diamagnetische Zustand übrig. Erst nach wesentlichem Unterschreiten der kritischen Temperaturen erfolgt eine Neumagnetisierung vom unmagnetischen Zustand aus, sozusagen von null an, ohne dass irgendeine „Erinnerung“ wirkt. In gewissem Sinne kann man sogar von einer negativen „Erinnerung“ sprechen, weil die erneute Magnetisierung nach Abkühlung erst bei weit tieferen Temperaturen beginnt als bei den Temperaturen, bei denen das Nachlassen der Magnetisierung begann. Bei wiederansteigendem Magnetismus nach einer angenommenen Umpolung würde die Magnetisierung ebenfalls wieder zunehmen. Also kann man wie bei der NRM auch bei der TRM nie feststellen, welche andere Richtung – hypothetisch – das Erdmagnetfeld vor der Überschreitung der Curie-Temperatur gehabt haben könnte.

Die DRM (detritisch remanente Magnetisierung): Bei der detritisch remanenten oder auch sedimentationsremanenten Magnetisierung handelt es sich wiederum von vornherein nicht um Remanenz. Wenn ein feinkörniges Gemisch verschiedener Gesteinspartikel im Wasser sediert, können sich die schwebenden magnetischen Partikel wie kleine Kompassnadeln nach dem Erdmagnetfeld ausrichten.

Dabei muss man aber auch beachten, dass sich Partikel unterschiedlicher Permeabilität berühren und die magnetische Brechung Einfluss auf die Ausrichtung der magnetischen Partikel ausübt. Immerhin beträgt der Brechungswinkel bei der Berührung paramagnetischer und ferrimagnetischer Partikel bis über 60°. Insofern wird die Ausrichtung aller Partikel im Sediment deutlich von der Richtung des äußeren Feldes abweichen. Nach abgeschlossener Sedierung bilden die Partikel ein festes Gefüge und die Magnetisierungsrichtung wäre damit angeblich konserviert. Das jedoch stimmt keineswegs, denn eine Änderung des äußeren Feldes bewirkt auch die Richtungsänderung freier Elektronen innerhalb fester Materie, aber nicht der festen Materie selbst. Insofern besteht nach einem angenommenen Polsprung eine erneute Magnetisierung der im Inneren der konservierten Partikel vorhandenen Momente entsprechend der Richtung des äußeren Feldes. Es gilt wiederum: Man kann wie bei der NRM und der TRM auch bei der DRM nie feststellen, welche Richtung das Erdmagnetfeld einmal gehabt haben könnte.

Die Selbstumkehr: Es wurden bei vielen Messungen zahlreiche entgegengesetzt magnetisierte Gesteine gefunden. Daraus leitete man eine mögliche Selbstumkehr der Remanenz ab. Abgesehen davon, dass es sich sowieso nicht um Remanenz handelt, sondern einfach um Magnetisierung, stellt diese nichts anderes dar als die parallele oder antiparallele Ausrichtung der magnetischen Momente, ohne dass man die Richtung des äußeren Feldes ermitteln kann (siehe Punkt 2).

Soffel schreibt zur Selbstumkehr:

Abschließend sei jedoch klargestellt, dass die Selbstumkehr eine recht selten vorkommende Erscheinung darstellt. In der Regel kann man davon ausgehen, daß invers magnetisierte Proben ihre Remanenz zu einem Zeitpunkt erworben haben, in dem das Magnetfeld der Erde eine dem heutigen Feld entgegengesetzte Polarität besaß. Die noch in den 50er Jahren herrschende Unklarheit über Selbstumkehr oder Feldumkehr ist längst zu Gunsten der Feldumkehr entschieden worden.

Wie bereits ausgeführt folgt aber nach Punkt 2, dass bei allen antiferro- und ferrimagnetischen Materialien die Richtung des verursachenden Feldes unbestimmt ist. Insofern kann aus einer inversen oder teilinversen Magnetisierung kein Polsprung abgeleitet werden.

 

4. Beurteilung einiger Behauptungen der Polumkehr

1. Behauptung - Einfrieren oder Konservieren

 Bei Spektrum der Wissenschaft ist zu lesen :

[…] ausfließendes basaltisches Magma (Vulkanismus) enthält magnetische Mineralpartikel, die beim Abkühlen der Lava die augenblickliche Orientierung des Erdmagnetfelds einfrieren.

Von der Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Angewandte Physik, heißt es in einer Vorlesung zum Magnetismus:

Lava mit 𝑇 > 𝑇𝐶  friert das vorhandene Erdmagnetfeld ein.

Und von der Universität Wien wird öffentlich gemacht:

Die Entdeckung der Umpolung geht auf das Ocean Drilling Programm zurück, bei dem man parallel zu den mittelozeanischen Rücken, an denen flüssiges Gesteinsmaterial austritt, mehr oder weniger breite Streifen entgegengesetzter magnetischer Polarität gefunden hat. Die in den Streifen konservierten magnetischen Minerale haben sich vor ihrer Erstarrung nach dem jeweils herrschenden Magnetfeld ausgerichtet und zeigen heute dessen wechselnde Polarität an.

Man könnte weitere Quellen aufreihen, man fände immer nur die Aussage, dass das Magnetfeld irgendwann nach einem Polaritätswechsel eingefroren oder konserviert worden wäre. Keiner erklärt jedoch den Mechanismus des Einfrierens oder Konservierens; wie auch, da dieser nicht existiert (zur Erinnerung: siehe Punkt 2). Selbst wenn es einen Polsprung und damit einen Moment ohne Magnetismus gegeben hätte, würde das darauffolgende Magnetfeld mit seiner Richtung jegliches Material mit nennenswerter Permeabilität magnetisch neu ausrichten.

2. Behauptung - Abschwächung des Magnetfeldes

 Die resultierenden Daten würden zeigen, dass wir uns tatsächlich in einer Phase der abnehmenden magnetischen Feldstärken befänden, doch Grund zur Panik bestehe nicht. Die langsame Abschwächung zöge sich über Hunderte von Jahren hin. Das Feld kippe erst in rund 1.300 Jahren um. Die magnetischen Feldstärken der letzten 50.000 Jahre lägen ohnehin höher als der langfristige Durchschnitt. Wenn es so weit wäre, begännen die Magnetlinien zu fluktuieren. Für kurze Zeit könnten dabei drei, vier oder sogar mehr Pole gleichzeitig entstehen. Die Intensität des magnetischen Feldes schwäche sich währenddessen um rund das Zehnfache ab. Das alles schreibt Podbregar.  Viele andere schreiben Ähnliches. Dass die Stärke des Magnetfeldes über die Zeit keine Konstanz aufweist, ist mehr als normal. Auch die Aktivität der Sonne ändert sich. Schröder schreibt zum Beispiel im Januar 2019:

Insgesamt war die Sonne auch in diesem Monat nicht ganz so inaktiv, wie es uns vielleicht noch bevorsteht, falls sich das Muster des letzten ausgeprägten Minimums wiederholt.

Keiner würde wohl deshalb auf die Idee kommen, dass sich die Sonne bald verdunkelt. Aber wenn sich das Magnetfeld etwas abschwäche, dann begännen die Magnetlinien zu fluktuieren (siehe oben). Abgesehen davon, dass Magnetlinien nicht fluktuieren können, weil sie nicht real existieren, wird nirgendwo aufgeführt, um welche konkreten Werte bezüglich der Abschwächung es überhaupt geht. Letztlich stellt sich die Frage, ob nicht die abnehmende Sonnenaktivität der abnehmenden Stärke des Magnetfeldes entspricht.

3. Behauptung - Streifenmuster in den Ozeanen

Normal und invers thermoremanent magnetisierte, parallel zu den Mittelozeanischen Rücken verlaufende Streifen aus Ozeanischer Kruste würden angeblich eine bzw. mehrere Polumkehrungen beweisen. Während des Zweiten Weltkrieges entstanden zum Aufspüren von U-Boten extrem sensitive Unterwasser-Magnetometer. Mit diesen Geräten wurden später auch ausgesuchte Stellen des Mittelamerikanischen Rückens vermessen. Seitdem verbreiten sich solche Messergebnisse weltweit als Beweis für Umpolungen des Erdmagnetfeldes. Es wird behauptet, dass das sogenannte Streifenmuster mit der gegensätzlichen Magnetisierung durch Umpolung entstanden wäre. Dem ist aber nicht so. Die Streifenmuster in Riftzonen – der Atlantische Rücken ist eine solche – haben andere, nämlich geologische Ursachen. In jedem Falle handelt es sich nicht um in die Tiefe gehende, mehr oder weniger gleiche Erdstreifen unterschiedlicher, magnetischer Polarität, sondern um oberflächliche, sich abwechselnde Schichtungen von Basalt und Sedimenten. Dass Basalt und Sedimente Unterschiede in der Magnetisierung aufweisen, ist erklärlich, da sie naturgemäß aus unterschiedlichem Material bestehen, nämlich aus antiferro- und ferrimagnetischem. Insofern gelten auch hierbei wieder die Merksätze nach Punkt 2 die zusammengefasst lauten, dass die Magnetisierungsrichtung bedingt festgestellt werden kann, aber nicht ihre Polarität.

4. Behauptung – Vulkanschichtungen

Podbregar schreibt 2001:

Inzwischen weiß man, dass sich im Laufe der Erdgeschichte das Magnetfeld mehrmals komplett umgekehrt hat. Der heutige Nordpol war seit der Entstehung der Erde vermutlich mindestens die Hälfte der Zeit nicht der nördlichste, sondern der südlichste Punkt der Erde – zumindest in magnetischer Hinsicht. Wissenschaftler schätzen, dass sich diese Umkehrungen im Mittel alle 200.000 bis 500.000 Jahre ereignen. Eine bis zu mehrere Millionen Jahre zurückreichende Chronik der magnetischen Inversionen ist unter anderem an den Lavaschichten vieler Vulkane abzulesen: Die zu unterschiedlichen Zeiten ausgeflossene Lava speicherte bei ihrem Erstarren die Richtung der Magnetfeldlinien und dient damit als wertvoller „Magnetkalender“.

Um die Frage der Magnetisierungsrichtungen bei Vulkanen beantworten zu können, gilt es erst einmal, die sogenannte Schichtung der Vulkane zu ergründen. Nach Lécuyer ist die Gestalt eines Vulkans das Ergebnis einer langen Entwicklung des Magmas. Die Entstehung des Kegels ist an einen dynamischen Wechsel von explosivem Ausbruch der Gase und der Asche, dem Ausströmen der Lava sowie von Ruhezeiten gebunden. Bei großer Hitze durchdringt flüssige Lava die benachbarten Gesteine. Findet eine Druckentlastung im Gestein statt, die zum Ausbruch führt bzw. ihn begleitet, bilden sich große Mengen an Gasen. Hier ist vor allem Wasserdampf zu nennen, der die Gesteine chemisch angreift. Wenn in der Lava zusätzlich noch Eisenverbindungen enthalten sind, reagieren diese zu verschiedenen Eisenhydroxiden. Aus diesen wiederum kristallisiert beim Erkalten Magnetit oder Hämatit aus. Daraus folgt, dass nach dem Erkalten das Erdmagnetfeld begann, die inneren magnetischen Momente der verschiedenen Eisenhydroxide auszurichten, aber nicht zwangsläufig mit gleicher Polarität (siehe Punkt 5). Also kann aus der magnetischen Polarität der vulkanischen Schichten nicht auf die Polarität des Erdmagnetfeldes geschlossen werden.

5. Behauptung - archäologische Funde: Stellvertretend für alle anderen Schriften über die magnetische Untersuchung von archäologischen Funden, die sich inhaltlich kaum unterscheiden, sei hier wiederum die von Podbregar angeführt:

Viele Gesteine der Erde konservieren die magnetischen Bedingungen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung oder ihrer letzten starken Erhitzung. Und genau dies hatten auch die Steine der Jahrtausende alten Feuerstelle getan: Als vor 30.000 Jahren die Aborigines dort zum letzten Mal ein Feuer machten, ließ die Feuersglut die ursprüngliche Magnetisierung der Steine verschwinden. Als das Feuer ausging, kühlten die Steine wieder ab und ihre „inneren Kompassnadeln“ richteten sich nach dem herrschenden Magnetfeld aus. Doch wie der Student zu seinem Erstaunen feststellte, zeigten diese winzigen Kompasse keineswegs nach Norden, wie er es erwartet hatte, sondern nach Süden. Mit diesen Ergebnissen konfrontiert, wollte auch sein Professor zunächst diese scheinbar unmögliche Ausrichtung nicht glauben. Doch schon kurze Zeit später mehrten sich die Berichte von „umgekehrten Magnetisierungen“ dermaßen, dass auch die letzten Zweifler von der Idee eines unveränderbaren, stabilen Magnetfelds Abschied nehmen mussten.

Auch in diesem Fall gilt, dass bei antiferro- und ferrimagnetischem Material von der Ausrichtung der magnetischen Momente nie auf die Richtung des verursachenden Feldes geschlossen werden kann. Dieser Vorgang ist eben naturgemäß unbestimmt.

 

5. Die elektrophysikalische Unmöglichkeit der Polsprünge

Abgesehen von den Unbestimmbarkeiten der Polarität des natürlich magnetisierten Materials führen die bekannten Gesetzmäßigkeiten der Elektrodynamik ebenfalls zur Unmöglichkeit der Polsprünge. Da die magnetische Flussdichte B vom Strom I abhängt und damit von der Bewegung eines bestimmten Quantums an negativen Ladungen, muss sich also die Bewegungsrichtung oder die Ladungsart ändern, wenn sich die Polarität ändern soll. Die Bewegungsrichtung ändern würde bedeuten, dass sich die Erdkruste oder das Erdinnere oder beides in eine andere Richtung bis hin zur entgegengesetzten Richtung dreht. Im Fischer-Lexikon der Geophysik kann man zu dieser Problematik lesen:

In der Drehung der Erde um ihre Achse steckt die riesige Energie von 6· Kilowattstunden (kWh). Da die gesamte auf die Erde fallende Sonnenstrahlung 1,78· Kilowatt leistet, wären 3,4· Stunden (= rund 40.000 Jahre) dieser Strahlung nötig, um ebenso viel Energie zu liefern. Daraus folgt auch, daß eine schnelle Änderung der Erddrehung kaum zu erwarten ist […].

Eine Umkehrung der Rotation der Erde oder nur des Kerns wurde außerdem weder in der Vergangenheit noch in der Gegenwart geologisch erkannt. Genauso unvorstellbar wäre eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Sonnenwindes, denn dann wäre es ja keine von der Sonne kommende Elektronenstrahlung mehr, sondern eine sich zur Sonne hin bewegende. Bezüglich der Änderung der elektrischen Ladung wäre es erforderlich, dass sich die negativen Elektronen in positive änderten oder anstelle der Elektronen nun Protonen auf die Erde einwirkten. Im Ergebnis dieser Änderung wären wieder Elektronen (die ehemaligen Protonen) und Protonen (die ehemaligen Elektronen) vorhanden. Allerdings ist nicht bekannt, dass sich die Ladungen irgendwann von negativ in positiv geändert hätte. Außerdem müssten die angeblich im Inneren der Erde fließenden Ströme ihre Richtung umgekehrt haben. Aber wie sollten sie sich umkehren und überhaupt fließen, wenn das flüssige Innere der Erde hoch leitfähig einen Kurzschluss ergäbe. Auch in der teilweise magnetischen Kruste konnten bisher keine Ströme gemessen werden. Es lässt sich einfach nichts finden, was einen Polsprung ermöglichen würde. Schließlich stellt sich noch die Frage nach der gleichzeitigen Existenz von zwei oder vier überlagerten Dipolfeldern. Die Existenz mehrerer Felder würde die gleichzeitige Existenz mehreren Ringströmen erfordern. Wie sollen aber zwei oder mehr Stromschleifen existieren, wenn sie durch das leitfähige Magma kurzgeschlossen würden?