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Rotierender Erdkern: Die Geschwindigkeit der Bewegung verändert sich

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Die Rotation des Erdkerns verändert sich

3D illustration showing layers of the Earth in space.

Illustration des schichtförmigen Aufbaus des Erdinneren: innerer und äußerer Kern, Erdmantel und -kruste

Quelle: image alliance /Zoonar.com/Cigdem Simsek

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Im Inneren der Erde sind gewaltige Massen in Bewegung – das aber nicht immer gleich schnell. Wissenschaftler haben jetzt Indizien dafür gefunden, dass die Rotationsgeschwindigkeit des inneren Kerns mit einer Periode von 70 Jahren schwankt.

D.ie schwankende Rotationsgeschwindigkeit des inneren Erdkerns könnte mit Unterschieden bei der Tageslänge der Weltzeit und beim Magnetfeld der Erde in Verbindung stehen. Chinesische Forscher haben bei der Auswertung der Laufzeiten von Erdbebenwellen einen Schwankungszyklus von etwa sieben Jahrzehnten entdeckt.

Während der Erdkern zwischen 1980 und 2000 minimal schneller rotierte als der Erdmantel, ist dieser Unterschied seitdem kleiner geworden und könnte zu einer minimal langsameren Rotation führen. Die Studie von Yi Yang und Xiaodong Tune von der Peking College in Peking ist in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ erschienen.

Wissenschaftler unterscheiden zwischen einem festen inneren Kern und einem flüssigen äußeren Kern. Die Flüssigkeitsbewegungen im äußeren Erdkern erzeugen das Magnetfeld der Erde, das einen Großteil der gefährlichen kosmischen Strahlung vom Erreichen des Erdbodens abhält. Im Erdinneren treibt das Magnetfeld die Rotation des inneren Erdkerns an.

Ungleichgewicht der Drehmomente

Die Schwerkraft des Erdmantels allerdings bremst die Eigenrotation des inneren Kerns. „Ein kleines Ungleichgewicht zwischen dem elektromagnetischen und dem Gravitations-Drehmoment reicht aus, um die hier beobachtete Rotation des inneren Kerns zu ändern“, schreiben die Forscher.

Yang und Tune werteten sogenannte seismische Dubletten aus: Das sind Aufzeichnungspaare von Erdbeben ähnlicher Stärke an quick demselben Ort in verschiedenen Jahren. Die Dubletten aus den Jahren 1995 bis 2020 stammten von acht verschiedenen seismologischen Stationen, die Erdbeben registrierten, deren Wellen zumindest ein Stück weit durch den Erdkern liefen. Außerdem konnten sie teils analoge Aufzeichnungen der School Station in Alaska (USA) auswerten, die von 1964 bis 2021 Erdbeben auf den Südlichen Sandwichinseln im Südatlantik registrierten.

Die Studienautoren verglichen die Wellenformen der in verschiedenen Jahren aufgezeichneten ähnlichen Erdbeben miteinander. Sie stellten fest, dass bei den Dubletten aus den Jahren 1995 bis 2008 die Wellen erheblich voneinander abwichen, während es zwischen den Wellen der Dubletten von 2009 bis 2020 eine große Übereinstimmung gibt.

Wendepunkt der Rotation um 1972

Daraus folgern die Forscher, dass sich die Rotation des Erdkerns gegenüber der übrigen Erde in den letzten Jahren kaum verändert hat. Auch die Laufzeitunterschiede zwischen Wellen desselben Erdbebens, die nur durch den äußeren Kern laufen und Wellen, die sich auch durch den inneren Kern bewegen, weisen in diese Richtung.

Die Daten der School Station in Alaska deuten darauf hin, dass es Anfang der 1970er-Jahre eine Zeit mit ähnlichen Messwerten wie heute gab. Mitte der 1960er-Jahre conflict die Rotationsgeschwindigkeit des Erdkerns womöglich etwas geringer als die des Erdmantels. Ab Mitte der 1970er-Jahre nahm sie dann zu.

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Yang und Tune sehen deshalb den Zeitraum zwischen 1971 bis 1973 als einen Wendepunkt und den Zeitraum zwischen 2009 bis 2011 als einen weiteren Wendepunkt an. Ergänzt man die fehlenden Messwerte vor 1964 entsprechend dem zu erkennenden Pattern, dann kommt man auf einen Zyklus von etwas mehr als sieben Jahrzehnten.

„Diese multidekadische Periodizität fällt mit Änderungen mehrerer anderer geophysikalischer Beobachtungen zusammen, insbesondere der Tageslänge und des Magnetfelds“, schreiben die Studienautoren. Sie glichen den gefundenen Zyklus mit den Werten für die Tageslänge der Weltzeit ab.

Die Weltzeit ergibt sich aus der Erdrotation und sie kann in der Größenordnung von einer Tausendstel Sekunde von der gleichförmigen Zeit abweichen, die mit Atomuhren gemessen wird. Die Schwankungen der Tageslänge stimmen proper intestine mit den Schwankungen bei der Rotation des inneren Erdkerns überein. Auch für die Veränderungen beim Erdmagnetfeld fanden die Forscher vergleichbare Developments.

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