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Natürliche statische Felder

Elektromagnetische Felder sind seit jeher auf unserer Erde vorhanden. Natürliche elektromagnetische Felder treten hauptsächlich in Form von Wärmestrahlung (Infrarot), sichtbarem Licht und Ultraviolett-Strahlung der Sonne auf. Auch Feuer und Blitze sind Quellen natürlicher elektromagnetischer Strahlung. Daneben gibt es noch das Erdmagnetfeld und das elektrische Feld zwischen Erdboden und höheren Atmosphärenschichten, die im Folgenden weiter erläutert werden.

Beim Erdmagnetfeld handelt es sich um ein statisches Magnetfeld, das unsere Erde vom Südpol bis zum Nordpol umgibt (Abbildung). Es wird fast ausschließlich von elektrischen Strömen im flüssigen Erdkern verursacht. An den Polen ist das Erdmagnetfeld etwa doppelt so stark wie am Äquator. Je nach geologischem Untergrund und Breitengrad hat das Erdmagnetfeld eine magnetische Flussdichte zwischen 30 und 70 µT. Damit ist das Erdmagnetfeld das stärkste Magnetfeld, welchem wir dauerhaft ausgesetzt sind. Die Feldlinien verlaufen am Äquator parallel und an den Polen senkrecht zur Erdoberfläche. In Mitteleuropa treten die Linien schräg in den Erdboden ein. Den Winkel zwischen einer zur Erdoberfläche parallelen Ebene und der Feldlinie wird als Inklinationswinkel bezeichnet.

Die Stärke des Erdmagnetfelds und die Inklinationswinkel lassen sich für beliebige Orte in Deutschland mit Hilfe eines online-Tools beim Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam bestimmen.
Erdmagnetfeld
Auch natürliche elektrische Felder kommen auf der Erde vor. Sie treten vor allem zwischen dem Erdboden und höheren Atmosphärenschichten auf (der Ionosphäre in ca. 70 km Höhe) und werden hauptsächlich durch die Sonnenstrahlung und den Sonnenwind verursacht. Dadurch bildet sich ein statisches elektrisches Feld über der Erdoberfläche. Die Stärke des elektrostatischen Feldes der Erde ist von der Sonnenaktivität, der Leitfähigkeit der Luft, der Jahreszeit und dem Wetter abhängig. So ist zum Beispiel im Winter die Feldstärke mit ca. 270 V/m doppelt so groß wie im Sommer mit ca. 130 V/m. Bei Gewitter dagegen können über ebenem Gelände sogar Feldstärken von bis zu 20.000 V/m auftreten, mit Spitzen (bei Blitzen) von bis zu 300.000 V/m. Hierbei erzeugen durch Sonnenstrahlung erwärmte feuchtwarme Luftmassen in Gewitterwolken sehr große elektrische Feldstärken. Bei der plötzlichen Entladung durch Blitze entstehen elektromagnetische Impulse (Sferics), die noch in weiter Entfernung messbar sind (siehe auch Natürliche Felder im Zwischenfrequenzbereich).
Elektrisches Feld der Erde