Das Magnetfeld der Erde einfach erklärt: Pole & Kompass

Hast du dich schon einmal gefragt, wie Zugvögel oder Meeresschildkröten auf ihren tausende Kilometer langen Reisen immer genau ihr Ziel finden, ohne sich zu verirren?

Sie haben einen unsichtbaren Kompass im Kopf! Das funktioniert, weil unser gesamter Planet wie ein gigantischer Magnet funktioniert. In diesem Artikel lernst du alles über das Magnetfeld der Erde, wie dieses riesige Feld aussieht, warum ein Kompass immer nach Norden zeigt und warum der Nordpol eigentlich gar kein echter Nordpol ist.

Vorwissen

• Anziehung und Abstoßung: Ungleichnamige Pole ziehen sich an.

  Beispiel: Der Nordpol eines Magneten zieht den Südpol eines anderen Magneten an.

• Magnetfeldlinien: Sie zeigen die Form und Richtung der unsichtbaren magnetischen Kräfte.

  Beispiel: Wenn man Eisenfeilspäne um einen Magneten streut, ordnen sie sich in gebogenen Linien an.

Aufgabentyp 1: Die Erde als riesiger Magnet und der Kompass

Die Erde selbst verhält sich wie ein gigantischer Magnet. Weil das so ist, können wir uns mit einem Kompass orientieren. Ein Kompass enthält eine kleine, frei drehbare Magnetnadel. Diese Nadel richtet sich an den unsichtbaren magnetischen Kräften der Erde aus und zeigt immer nach Norden.

Damit das funktioniert, gibt es eine wichtige Regel für den Bau eines Kompasses: Das Gehäuse darf niemals aus Eisen oder einem anderen ferromagnetischen Material bestehen!

Wenn das Gehäuse aus Eisen wäre, würde die magnetische Nadel einfach am Gehäuse festkleben und sich nicht mehr nach der Erde ausrichten. Deshalb bestehen Kompassgehäuse immer aus nicht-ferromagnetischen Stoffen wie Messing oder Plastik. Um eine Landkarte richtig zu lesen, dreht man sie einfach so, dass die Nordmarkierung der Karte genau in die Richtung der Kompassnadel zeigt.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Wir machen das Magnetfeld der Erde mit einem selbstgebauten Schwimmkompass sichtbar. ⚠️ Sicherheitshinweis: Pass auf, dass du dich nicht an der spitzen Nähnadel stichst.

1. Streiche mit einem Ende des starken Magneten etwa 20-mal in die gleiche Richtung über die Nähnadel.
2. Lege die Nähnadel flach auf die Korkscheibe.
3. Setze die Korkscheibe vorsichtig in die Mitte der Wasserschüssel, sodass sie frei schwimmen kann.

Beobachtung: Die Korkscheibe dreht sich von selbst im Wasser. Nach ein paar Sekunden bleibt die Nadel stehen und zeigt immer in dieselbe Richtung (nach Norden).

Erklärung: Durch das Streichen mit dem Magneten ist die Nähnadel selbst zu einem kleinen Magneten geworden. Weil sie auf dem Wasser frei beweglich ist, richtet sie sich genau am Magnetfeld der Erde aus.

Aufgabentyp 2: Geografische und magnetische Pole

Die Erde dreht sich wie ein Kreisel um sich selbst. Die Enden dieser unsichtbaren Drehachse nennen wir den geografischen Nordpol und den geografischen Südpol. Das sind die Punkte, die du ganz oben und ganz unten auf einem Globus findest.

Aber das Magnetfeld der Erde liegt nicht exakt auf dieser Drehachse. Der Ort, an dem die magnetische Kraft am stärksten ist, ist der Magnetpol. Und jetzt kommt eine große Überraschung:

Da sich ungleichnamige Pole anziehen, muss der Pol der Erde, der oben im Norden liegt, physikalisch ein magnetischer Südpol sein! Nur so kann er den Nordpol deiner Kompassnadel anziehen. Der magnetische Südpol der Erde befindet sich aktuell im Norden von Kanada.

Außerdem steht dieser Magnetpol nicht still. Er wandert seit dem Jahr 1900 langsam immer weiter in Richtung Norden.

Aufgabentyp 3: Magnetfeldlinien und die Neigung (Inklination)

Stell dir vor, im Inneren der Erde würde ein gigantischer Stabmagnet stecken. Die unsichtbaren magnetischen Kräfte, die von diesem Magneten ausgehen, nennen wir Magnetfeldlinien.

Diese Feldlinien verlaufen nicht einfach nur flach über den Boden. Sie kommen aus der Erde heraus, machen einen großen Bogen durch die Luft und tauchen auf der anderen Seite wieder in die Erde ein. Den Winkel, in dem die Feldlinien in den Boden tauchen, nennt man Inklination (Neigung).

• Am Äquator (in der Mitte der Erde) verlaufen die Magnetfeldlinien genau parallel zur Erdoberfläche.
• In unseren mittleren Breiten (wie hier in Deutschland) zeigen die Feldlinien schon schräg nach unten in den Boden.
• An den Magnetpolen treffen die Feldlinien fast senkrecht auf die Erdoberfläche.

Aufgabentyp 4: Woher kommt das Magnetfeld und warum wandert es?

Aber es steckt natürlich kein echter Stabmagnet in der Erde. Tief im Inneren unseres Planeten ist es extrem heiß. Dort gibt es riesige Mengen an flüssigem Gestein und Metall, die sich ständig bewegen und strömen. Diese ständige Bewegung der heißen Massen erzeugt das gewaltige Magnetfeld der Erde.

Weil sich das flüssige Innere immer wieder verändert, ist auch das Magnetfeld nicht für immer gleich. In der Vergangenheit der Erde hat sich das Magnetfeld sogar schon mehrfach komplett umgedreht (Umpolung). Der magnetische Nord- und Südpol haben also die Plätze getauscht! Die letzte Umpolung passierte vor etwa 780.000 Jahren.

Woher wissen Wissenschaftler das? Sie haben eisenhaltiges Magma (flüssiges Gestein aus Vulkanen) untersucht. Wenn Magma aus der Erde fließt und abkühlt, wird es fest. Die winzigen Eisenteilchen darin richten sich vorher wie kleine Kompassnadeln nach dem Erdmagnetfeld aus. Wenn das Gestein hart wird, friert diese Richtung ein. So speichert das Gestein die Richtung des Magnetfeldes für Millionen von Jahren!

Wichtige Erkenntnisse

• Die Erde ist ein riesiger Magnet. Eine Kompassnadel richtet sich an ihrem Magnetfeld aus.
• Das Kompassgehäuse muss aus nicht-ferromagnetischem Material (z. B. Messing) sein, damit die Nadel nicht gestört wird.
• Der geografische Nordpol ist die Drehachse der Erde. Der magnetische Pol im Norden ist physikalisch ein magnetischer Südpol und wandert langsam.
• Die Magnetfeldlinien verlaufen am Äquator flach, in Deutschland schräg nach unten und an den Polen fast senkrecht (Inklination).
• Das Magnetfeld entsteht durch flüssiges, bewegtes Gestein im Erdinneren und hat sich in der Vergangenheit schon mehrfach umgepolt.