Planetoid: Geodynamo in Miniatur

Planetoid: Geodynamo in Miniatur
Planetoid: Geodynamo in Miniatur
Anonim

Die Versuchsanlage zur Simulation der Prozesse, die zur Entstehung des Erdmagnetfeldes führen, ist startbereit.

Versuchsaufbau und Daniel Zimmermann ist einer der Projektbeteiligten.
Versuchsaufbau und Daniel Zimmermann ist einer der Projektbeteiligten.
Der Planet und sein Modell
Der Planet und sein Modell

Experimenteller Aufbau und Daniel Zimmermann - einer der Projektbeteiligten.

Eine hell erleuchtete, drei Meter hohe Kugel zwischen starken Stahldecken sieht aus wie ein Beispiel für Alien-Technologie aus einem Science-Fiction-Film. Aber dieses gerippte Artefakt, versteckt in den Lagerhallen der University of Maryland (USA), hat einen ganz „irdischen“Zweck: Es ist ein Modell unseres Planeten.

Anfang nächsten Jahres wird die äußere rotierende Kugel mit 13 Tonnen geschmolzenem Natrium gefüllt, das auf etwa 105°C erhitzt wird. Die Forscher hoffen, dass die aufgewühlte leitfähige Flüssigkeit ein sich selbst erh altendes elektromagnetisches Feld erzeugt, ähnlich wie (nach einer Hypothese) flüssiges Eisen im äußeren Kern der Erde das Magnetfeld unseres Planeten erzeugt. Wenn das Experiment wie geplant verläuft, wird es der erste erfolgreiche Versuch sein, dieses Phänomen im Labor zu simulieren.

Der Versuchsaufbau besteht aus zwei konzentrischen Kugeln. Die innere Kugel (Durchmesser 1,02 m) imitiert den festen inneren Kern der Erde, die äußere (Durchmesser 2,92 m) - den Mantel und den mit flüssigem Natrium gefüllten Raum dazwischen - den äußeren Kern des Planeten. Jede Kugel kann sich unabhängig drehen, die Rotationsgeschwindigkeit kann auf bis zu 4 Umdrehungen pro Sekunde (für die äußere Kugel) und bis zu 12 Umdrehungen pro Sekunde (für die innere) geändert werden. Die Kanäle auf der Montagefläche sind das Temperiersystem. Eines der Ziele des Projekts unter der Leitung des Geophysikers Daniel Lathrop ist die Untersuchung der Auswirkung der Temperatur auf die Bewegung von geschmolzenem Metall im Erdkern.

Allerdings ist das Projekt von vielen Wenns umgeben. Das natürliche Magnetfeld der Erde soll dem Prozess Anstoß geben: Die Rotation einer leitenden Flüssigkeit in diesem Magnetfeld führt zum Auftreten innerer elektrischer Ströme, die bei richtiger Auswahl der Bewegungsparameter das Magnetfeld verstärken und verstärken können Schaffen Sie ein positives Feedback, indem Sie den Prozess „anpassen“. Aber niemand weiß, wie das Experiment tatsächlich ablaufen wird. „Es gibt keine Theorie oder experimentelle Daten zu diesen Parametern“, sagt Lathrop.

Ein ähnliches Experiment wurde 2007 in Cadarache (Frankreich) mit einem zylindrischen Aufbau durchgeführt. Forscher um Jean-François Pinton (Jean-François Pinton) zeichneten das Erscheinen eines magnetischen Dynamos auf, aber laut Pinton selbst handelte es sich um ein rein physikalisches Experiment, während die Latrop-Installation Fragen aus dem Bereich der Geophysik beantworten sollte.

Ähnliche kleinere kugelförmige Geräte (1 m und 0,4 m Durchmesser, gebaut in den USA bzw. Frankreich) konnten keinen magnetischen Dynamo erzeugen, obwohl sie einige interessante Eigenschaften des Verh altens von Flüssigkeiten enthüllten. Lathrop hofft, dass MHD-Simulationen genau dann der Fall sind, wenn es auf die Größe ankommt, und dass mit der neuen Drei-Meter-Anlage endlich das lang ersehnte Ergebnis erzielt werden kann. Jedenfalls, glaubt der Wissenschaftler, könne ein so großes Volumen einer rotierenden leitfähigen Flüssigkeit für Überraschungen sorgen. "Mit oder ohne Dynamo wird es interessant", sagt er.

Forscher versprechen sich von ihrer Arbeit Aufschluss über die Ursachen von Veränderungen des Erdmagnetfeldes (zum Beispiel magnetische Polumkehrungen). Die letzte derartige "Umkehrung" fand vor 780.000 Jahren statt, und es besteht die Möglichkeit, dass uns in naher Zukunft eine weitere Umkehrung erwartet: In den letzten anderthalb Jahrhunderten hat sich das Magnetfeld der Erde um 10 % abgeschwächt.

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