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Aufenthalte am GeoForschungsZentrum Potsdam (XIII)

Praktikumsbericht

Praktikum am GeoForschungsZentrum Potsdam
vom 16. bis zum 27. Oktober 2006
Von Wiebke Wendeling

Zusammen mit Laura Gessner, Xenia Goldtmann und Sandra Peters habe ich in den Herbstferien 2006 mein Praktikum im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage im GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam absolviert. Untergebracht waren wir vier im "Kongresshotel am Templiner See" gewesen, einem ausgezeichneten Hotel, welches etwas abgelegen an einem See liegt.

Unterkunft während des Praktikums, 36 k

Unterkunft während des Praktikums

Im GFZ war ich in der Sektion 2.3 "Erdmagnetfeld" tätig, in der ich an Werktagen bis 16.00 Uhr gearbeitet habe. Diese Sektion beschäftigt sich mit dem ältesten Teilbereich der Geophysik und führt dazu detaillierte Messungen durch, die für die Grundlagenforschung einen hohen Stellenwert haben. Der Erdmagnetismus beeinflusst z. B. wesentlich – neben der Gravitation – die Umlaufbahnen der Satelliten oder die elektomagnetischen Wellen, durch die u. a. der Rundfunk übertragen wird.

Das Erdmagnetfeld setzt sich aus drei Hauptanteilen zusammen, welche alle Thema der Forschung im GFZ sind:

  1. Der dominante Teil ist mit über 90% (an der Erdoberfläche) das sog. Hauptfeld. Es entsteht durch Induktionsvorgänge innerhalb des äußeren Erdkerns in Tiefen zwischen 3.000 und 5.000 km, vergleichbar mit der elektromagnetischen Induktion eines Dynamos. Daher spricht man auch von einem Geodynamo-Prozess. Durch die dadurch erzeugte Dipolstruktur des Feldes (Einteilung in magnetischen Nord- und Südpol) ist Navigation mit einem Kompass überhaupt möglich.
  2. Ein kleiner Teil des Erdmagnetfeldes kommt aus der Lithosphähre (die äußerste Erdschale bzw. die Erdkruste). Die Quelle dafür sind magnetisierte Gesteine. Kühlt magmatisches Gestein ab, so speichert es in seinen magnetisierbaren Mineralen die Ausrichtung und Stärke des Erdmagnetfeldes zum jeweiligen Zeitpunkt. Im Zeitraum von Jahrmillionen hatte sich das Erdmagnetfeld mehrfach umgekehrt, so hinterließ es auf den auseinanderdriftenden Ozeanböden (z. B. Mittelatlantischer Rücken) eine wechselnde Magnetisierung, die ein wichtiger Grundstein für die Theorie der Plattentektonik darstellt.
  3. Die weiteren Anteile sind externe Anteile, die außerhalb der Erde in der Ionosphäre und der Magnetosphäre (ca. 100 bis 300 km über der Erde) entstehen. Es sind induzierte Felder von Stromsystemen. Sie ändern sich ständig und schnell und sind im besonderen Maße von der Sonnenaktivität abhängig.

Da die Beschäftigung mit dem Erdmagnetismus erhebliche theoretische Kenntnisse voraussetzt, habe ich mich hauptsächlich in das Thema eingelesen und es wurde mir viel erklärt. Hatte ich etwas nicht verstanden, konnte ich jederzeit nachfragen. So habe ich mir einen Eindruck in die tägliche Arbeit eines Wissenschaftlers verschaffen können.

In meiner Sektion wurde hauptsächlich Englisch gesprochen, da hier viele Wissenschaftler unterschiedlichster Nationalität zusammenarbeiten ( z. B. Chinesen, Rumänen, Algerier, Franzosen usw.). Ziel ihrer Arbeit war es, Rückschlüsse aus den sichtbaren Phänomenen ihrer Untersuchungen zu ziehen und diese dann mathematisch zu erfassen.

Die Messungen, auf welche sich die Wissenschaftler in meiner Sektion bezogen, stammen aus einem weltweiten Netz geomagnetischer Observatorien (regional). Wie ich erfahren habe, verfügt das GFZ über eines in Niemegk (ca. 50 km südwestlich von Berlin) und eines in Wingst (nördlich von Hamburg). Es existieren zur Zeit weltweit ungefähr 200 Observatorien, die seit der Mitte des 19. Jahrhunderts zu einem weltumspannenden Netz aufgebaut wurden. Neben der Magnetfeldregistrierung auf der Erdoberfläche werden seit einigen Jahren Untersuchungen durch Messungen von Satelliten ergänzt (wie hier im GFZ mit den Satellitenmissionen "CHAMP" und "Swarm"), die den Wissenschaftlern Daten von sehr hoher Auflösung und Qualität liefern.

An einem Tag wurde uns die Möglichkeit gegeben, diese Daten mit einem sog. Magnetometer selbst an Ort und Stelle zu erfassen.

Messungen mit dem Magnetometer durchführen, 20 k

Messungen mit dem Magnetometer durchführen, 21 k

Messungen mit dem Magnetometer durchführen

Dabei behielten wir im Hinterkopf, dass die Messungen stets von urbanen Einflüssen, die durch den Menschen entstanden sind (z. B. Straßenbahn, Fabriken, Funknetze usw.), beeinträchtigt werden. Mit dem Magnetometer maßen wir auf dem Campus des GFZ an achtzehn Stellen je fünf Mal die sog. Totalintensität in nT [Nanotesla] und bestimmten aus den je fünf Ergebnissen den Mittelwert, um Messfehler auszugleichen.

Ablesen der Messergebnisse, 36 k

Messungen mit dem Magnetometer ablesen

Diese Messfehler entstanden schon, wenn man während der Messung dem Gerät zu nahe trat und Metall an Körper oder Kleidung trug. Nachdem wir die Ergebnisse in ein Koordinatensystem übertragen hatten, erkannte man die Schwankungen, in der ohnehin unregelmäßigen Kurve, welche uns an bestimmten Stellen ein verstärkes Magnetfeld anzeigten. Diese Abweichungen kamen durch zwei Metallteile zustande, die im Boden vergraben wurden. Im Anschluss werteten wir auch Messergebnisse aus dem Observatorium Niemegk aus, die uns die zeitlichen Schwankungen des Magnetfeldes veranschaulichten.

Grafik der Stärke des Erdmagnetfelds, 49 k

Grafik der Stärke des Erdmagnetfelds – zur Zeit zwischen 25.000 nT am Äquator und 70.000 nT an den Polen (Quelle: GFZ)

Fazit

Abschließend kann ich sagen, dass mir das Praktikum sehr gut gefallen hat. Ich fand den Einblick sehr interessant, alle waren sehr bemüht und ich habe auch Themengebiete aus anderen Sektionen des GFZ kennen lernen dürfen, bei denen ich viel dazugelernt habe. Das hat mir einen guten Gesamteindruck verschafft. In meiner Sektion hätte ich mir etwas mehr Praxisbezug gewünscht, was aber leider beim Thema Erdmagnetfeld nicht so einfach ist. Aber alle waren sehr nett und ich möchte den Menschen danken, die sich vor Ort Zeit für uns genommen haben. Außerdem möchte ich den Auricher Wissenschaftstagen für die sehr gute Unterkunft danken und dafür, dass sie überhaupt so ein Praktikum ermöglichen konnten.

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