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Lexikon der Biologie: Magnetfeld

Magnetfeld s, magnetisches Feld, ein durch Magnete, elektrische Ströme oder zeitlich veränderliche elektrische Felder erzeugtes Kraftfeld. Zeitlich veränderliche Zustandsänderungen des magnetischen Felds wiederum sind Ursache elektrischer Felder, d.h. bewirken in elektrisch leitenden Materialien elektrische Ströme. Die durch Koppelung periodisch veränderlicher elektrischer und magnetischer Kraftwirkungen gekennzeichnete Raumeigenschaft wird elektromagnetisches Feld genannt. Dieses breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus (elektromagnetische Wellen; elektromagnetisches Spektrum). Das Magnetfeld der Erde (Erdmagnetismus) entsteht zu ca. 95% (Hauptfeld) aufgrund von elektrischen Stromsystemen im Innern der Erde („Dynamotheorie“). Ein kleiner Teil wird in der hohen Atmosphäre (insbesondere in der Ionosphäre) gebildet, den Rest tragen magmatische Komponenten der Gesteine bei. Der Erdmagnetismus ist nachweisbar durch eine frei bewegliche Magnetnadel (z.B. im Kompaß zur Nordfindung benutzt) mit den Erscheinungen der sog. magnetischen Deklination (Mißweisung) und Inklination ( vgl. Abb. ). Das erdmagnetische Feld setzt sich weit über die Atmosphäre hinaus in die sog. Magnetosphäre fort. Die Durchstoßpunkte des einem symmetrischen Dipolfeld (Dipol) ähnelnden Erdmagnetfelds mit der Erdoberfläche werden Magnetpole genannt. Das Hauptfeld verändert sich zeitlich mit einer Periodizität von mehreren hundert Jahren (sog. Säkularvariation). Dadurch stimmen die Magnetpole nicht mit den geographischen Erdpolen überein und verändern ihre Position. Das Magnetfeld der Ionosphäre variiert dagegen durch die Sonnenaktivität („Sonnenwind“) rasch im Rahmen zwischen 1 Sekunde und mehr als 24 Stunden; plötzliche Änderungen des Ionosphären-Feldes werden als (erd)magnetische Stürme bezeichnet. Es konnte nachgewiesen werden, daß es im Laufe der Erdgeschichte in unregelmäßigen Abständen zu einem Wechsel der Polarität des Erdmagnetfelds kam (und kommt) und damit Nord- und Südpol vertauscht waren (Paläomagnetismus): ausfließendes basaltisches Magma (Vulkanismus) enthält magnetische Mineralpartikel, die beim Abkühlen der Lava die augenblickliche Orientierung des Erdmagnetfelds einfrieren. Gegenwärtig ist die Achse des Hauptfelds um etwa 11,4° gegen die Rotationsachse der Erde geneigt. Die derzeitige Stärke des Erdmagnetfelds nimmt von den Polen zum Äquator von etwa 6·10–5 T auf 3·10–5 T ab (T = Tesla = Vs/m2). – Das Erdmagnetfeld spielt in der Biologie u.a. bei der Kompaßorientierung (Magnetkompaß) der Organismen (insbesondere bei Zugvögeln) eine wichtige Rolle. Mittels technischer Geräte (z.B. Handys) erzeugte Magnetfelder rückten in den letzten Jahren aufgrund nicht auszuschließender nachteiliger Wirkungen auf den Menschen in den Mittelpunkt öffentlichen Interesses (Elektrosmog). Amyloplasten, Biomagnetismus (Abb.), Biophysik, Chiralität, Dinosaurier, Eiszeit, Elektronenmikroskop, Elektronenspinresonanz-Spektroskopie, Elektroortung, gyromagnetisches Verhältnis, Heimfindungsvermögen, Kernresonanzspektroskopie, Kernspintomographie, Krebs, Magnetbakterien, Magnetfeldeffekt, magnetischer Sinn, Magnetoencephalographie, Navigation.



Magnetfeld

1
Das Erdmagnetfeld ist angenähert ein Dipolfeld (vergleichbar dem eines Stabmagneten), bei dem die Feldlinien am magnetischen Nordpol aus- und am magnetischen Südpol (dem geomagnetischen Nordpol) eintreten. Die magnetischen Pole liegen in Wirklichkeit nicht genau an gegenüberliegenden Punkten der Erdoberfläche. 2 Kenngrößen des Erdmagnetfelds: D Deklination (Mißweisung: Abweichung der Kompaßnadel von der wahren Nordrichtung; entsteht dadurch, daß die geographischen und magnetischen Erdpole nicht zusammenfallen), I Inklination (Winkel, den die Feldlinien mit der Horizontalen bilden), T Total-, Z Vertikal-, H Horizontalintensität.
Neuere Forschungen zeigen, daß sich die Polarität des Erdmagnetfelds vor ca. 10 Millionen Jahren umgekehrt hat. Das Erdmagnetfeld ist heute nach Süden gerichtet, weshalb eine Kompaßnadel nach Norden zeigt.

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