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14.06.2013

Schülerinnen und Schüler messen Sonnenstürme

Schülerinnen und Schüler messen Sonnenstürme

©LandTirol/Rauth

Schülerinnen und Schüler aus Innsbruck, Tamsweg und Graz messen und analysieren im Rahmen eines wissenschaftlichen Projektes der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) das Magnetfeld der Erde und die Auswirkungen von Sonnenstürmen.

Am Freitag, 14. Juni 2013, präsentierten die Schülerinnen und Schüler im BG/BRG Sillgasse in Innsbruck ihr Sparkling Science Forschungsprojekt „Sparkling Geomagnetic Field", gemeinsam mit Wissenschaftsminister Karlheinz Töchterle und Experten der ZAMG.

Markus Farbmacher, Projektpartner und Lehrer im BG/BRG Sillgasse mit Schwerpunkt Vernetzte Naturwissenschaften, umreißt Motivation und Ablauf der Untersuchungen: „Für 2013 und 2014 wird eine steigende Zahl von Sonnenflecken und solaren Eruptionen erwartet, die das Magnetfeld der Erde beeinflussen. Diese Sonnenstürme können Polarlichter auslösen und den Funkverkehr sowie Navigations- und Satellitensysteme stören. Wir messen im Rahmen von Sparkling Geomagnetic Field die Änderungen des Magnetfeldes in Österreich. In den nächsten Wochen werden an speziell ausgewählten Orten die Sensoren aufgestellt, dann beginnen die Messungen. 2014 werden die Daten analysiert und visualisiert."

Sparkling Science: Zusammenarbeit von Wissenschaft und Schulen

Für den Minister für Wissenschaft und Forschung, Karlheinz Töchterle, zeigt dieses Projekt wie spannend Forschung im Rahmen des Unterrichts sein kann: „Zum einen geht es bei der Auswirkung von Sonnenstürmen um ein hochaktuelles Thema. Zum anderen werden durch Aufbau und Betreuung der Messstationen, Datenanalyse, Visualisierung und geologische Feldarbeit unterschiedlichste Bereiche der Wissenschaft wie Mathematik, Informatik, Physik, Geologie und Technik sehr praktisch angewandt. Hier wird nicht nur Wissenschaft vermittelt, sondern die Schülerinnen und Schüler liefern selber einen konkreten, wesentlichen Beitrag zu Projekten wissenschaftlicher Institutionen aus Österreich."

Erforschung der Geoeffektivität: Wie sich Sonnenstürme auswirken

Die Messungen und Auswertungen der Schülerinnen und Schüler aus Innsbruck, Tamsweg und Graz liefern unter anderem einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der sogenannten Geoeffektivität in Österreich, erklärt der Projektleiter und Geomagnetik-Experte der ZAMG Roman Leonhardt: „Vereinfacht gesagt, hängen die Auswirkungen eines Sonnensturmes davon ab, wie die geladenen Teilchen des Sonnenplasma-Ausbruches auf die Erde treffen und ob sie das Erdmagnetfeld deformieren. Die dabei entstehenden magnetischen Stürme beschreiben die Geoeffektivität, also wie effektiv die magnetischen Kräfte auf die Erde und auf unsere Infrastruktur wirken. Durch die regionale Verteilung der Messstationen im Rahmen dieses Projektes ist es erstmals möglich, die Geoeffektivität derartiger Ereignisse im Gebiet von Österreich zu bestimmen. Und natürlich können wir mit diesen Messungen auch den Charakter von Sonnenstürmen sehr genau untersuchen, also etwa die in der Hauptsturmphase enthaltenen Unterstürme und deren geografische Längen- und Breitenabhängigkeit."

Das Projekt „Sparkling Geomagnetic Field" wird im Rahmen von Sparkling Science durchgeführt, einem Forschungsprogramm des Bundesministeriums für Wissenschaft und Forschung zur wissenschaftlichen Nachwuchsförderung.

Ablauf von "Sparkling Geomagnetic Field"

Dezember 2012/Januar 2013

  • Einteilung von Forschungsgruppen an den Schulen

  • Definition von AnsprechpartnerInnen

Dezember 2012 bis März 2013

  • Standortsuche (inklusive technischer Randbedingungen), Aufbau eines Internetauftritts des Projekts

April bis Juni 2013

  • Standortbewertung und Systemaufbau

Herbst 2013 bis Sommer 2014

  • Analyse der Messdaten, Systemwartung, etwaige Fehlerbehebungen

Frühjahr 2014

  • Vulkanologie-Paläomagnetik Exkursion in die Steiermark, Probenahme

Sommer 2014

  • Präsentation der Ergebnisse auf der International Association for Geomagnetism and Aeronomy Tagung in Prag durch ausgewählte Schüler

  • Abschlusskolloquium am Conrad Observatorium. Gastvortrag von Dr. Matzka, Space Institute, DTU Kopenhagen

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Web-Links

Sparkling Geomagnetic Field
www.facebook.com/SparklingGeomagneticField
www.sparklingscience.at/de/projekte/620-sparkling-geomagnetic-field

Conrad-Observatorium:
www.conrad-observatory.at und www.facebook.com/ConradObservatory

ZAMG allgemein:
www.zamg.at und www.facebook.com/zamg.at

Am Projekt beteiligte Schulen:
www.bg-sillgasse.tsn.at
www.gymtamsweg.at
www.akademisches-graz.at

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Weitere Informationen zum Thema

Messungen mit langer Geschichte: Die Magnetfeld-Schwankungen

Das Magnetfeld der Erde entsteht durch Dynamo-Prozesse im Erdkern und bildet einen Schutzschirm gegen energiereiche kosmische und solare Strahlung. Dieses Feld schwankt in Stärke und Richtung auf unterschiedlichsten Zeitskalen, von Sekunden bis Jahrmillionen. Die bedeutendsten Schwankungen sind vollständige Umkehrungen des Erdmagnetfeldes bei denen die Feldstärke um über 90 Prozent abnimmt und vorübergehend sehr komplexe Feldzustände auftreten. Solche starken Änderungen gab es häufig in der Erdgeschichte, die letzte Feldumkehr vor 774 000 Jahren. Aber auch das heutige Feld zeigt signifikante Änderungen und Schwankungen.

Seit etwa 200 Jahren werden diese Feldvariationen durch weltweit verteilte erdmagnetische Observatorien bestimmt. In Österreich wurden diese Variationen von Beginn an durch die ZAMG aufgezeichnet, gegründet als Zentralanstalt für Meteorologie und Erdmagnetismus. Am Conrad Observatorium in Niederösterreich werden diese Messungen mit bisher nicht erreichter Genauigkeit fortgesetzt.

Durch die lange Zeitreihe an magnetischen Messungen wurden einige Besonderheiten des Erdmagnetfeldes erkannt. Auffallend ist ein signifikanter Abfall der Magnetfeldstärke seit dem 18. Jahrhundert. Das Dipolmoment des Erdmagnetfeldes nahm in diesem Zeitraum um mehr als 10 Prozent ab. Auch die Richtung des Magnetfeldes änderte sich deutlich, die Deklination (Unterschied zwischen geografischer und magnetischer Nordrichtung) in Europa um etwa 20 Grad. Die Messungen am Conrad Observatorium dienen auch dazu die, die Ursachen und Konsequenzen dieser Veränderungen zu hinterfragen.

Conrad-Observatorium: Forschung 200 Meter unter der Erde

Die ZAMG betreibt eines der weltweit modernsten Observatorien für Messungen des Erdmagnetfeldes und von Erdbeben: das Conrad-Observatorium am Trafelberg in Niederösterreich, ca. 50 Kilometer südwestlich von Wien. Das Observatorium ist fast zur Gänze unterirdisch angelegt und besteht aus rund zwei Kilometer Stollen und Schächten. Gemessen und erforscht werden hier unter anderem Erdbeben, Erdschwere, Erdmasse, Magnetfeld, geodätische Parameter, atmosphärische Wellen und meteorologischen Daten.

Die Daten des Conrad-Observatorium werden auch von zahlreichen internationalen Organisationen verwendet, unter anderem zur Erfassung von Atomtests durch die Organisation zur Überwachung des Nuklearwaffentestverbotes (CTBTO, Comprehensive Test Ban Treaty Organization).

Der seismisch-gravimetrische Teil ist seit 2002 in Betrieb. Ende 2013 wird der geomagnetische Teil eröffnet.

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Bilder

Download in voller Auflösung und weitere Bilder hier:
www.zamg.ac.at/cms/de/topmenu/ueber-uns/download/sparkling-geomagnetic-field

Töchtlere_BRG-Sillgasse@FotoLandTirolRauth-3

Wissenschaftlicher Austausch: Schülerinnen und Schüler des BG/BRG Sillgasse (Innsbruck) erklären Wissenschaftsminister Töchterle, wie sie das Magnetfeld der Erde messen. Quelle: LandTirol/Rauth

Töchtlere_BRG-Sillgasse@FotoLandTirolRauth-1

Präsentation von "Sparkling Geomagnetic Field" am BG/BRG Sillgasse in Innsbruck: Schülerinnen und Schüler aus Innsbruck, Tamsweg und Graz messen und analysieren im Rahmen eines wissenschaftlichen Projektes das Magnetfeld der Erde und die Auswirkungen von Sonnenstürmen. Von links nach rechts: Michael Staudinger (Direktor ZAMG), Harald Pittl (Direktor BG/BRG Sillgasse), Barbara Leichter (ZAMG GEomagnetik), Charlotte Permann (Schülerin), Karlheinz Töchterle (BM für Wissenschaft und Forschung), Lucas Rubisoier (Schüler), Daniel Schreiber (Schüler), Michael Planckh (Lehrer und Projektbetreuer) Quelle: LandTirol/Rauth.

Erste Feldversuche: Schüler des BG Tamsweg bei den ersten Test-Messungen mit dem Magnetometer. Damit wird die Gesamtfeldstärke des Erdmagnetfeldes gemessen. Quelle: ZAMG/Leichter.

Erster Aufbau: Schülerinnen des BG Tamsweg bei ersten Tests mit dem Variometer-System. Damit werden die einzelnen Komponenten des Erdmagnetfeldes gemessen (entlang der x-, y- und z-Achse). Quelle: ZAMG/Leichter.

Schule trifft Wissenschaft: ZAMG-Experte Roman Leonhardt erklärt Schülerinnen und Schülern des Akademischen Gymnasiums Graz das Messen mit dem Magnetometer. Damit wird die Gesamtfeldstärke des Erdmagnetfeldes gemessen. Quelle: ZAMG/Leichter.

Ein guter Draht zur Wissenschaft: Schülerinnen und Schüler des Akademischen Gymnasiums Graz führen erste Messungen mit dem Magnetometer durch. Damit wird die Gesamtfeldstärke des Erdmagnetfeldes gemessen. Quelle: ZAMG/Leichter.

Wissenschaft zum Angreifen: Schülerinnen und Schüler des BG Tamsweg installieren mit ZAMG-Expertin Barbara Leichter ein Variometer-System. Damit werden die einzelnen Komponenten des Erdmagnetfeldes gemessen (entlang der x-, y- und z-Achse). Quelle: ZAMG/Leichter.

Download in voller Auflösung und weitere Bilder hier:
www.zamg.ac.at/cms/de/topmenu/ueber-uns/download/sparkling-geomagnetic-field

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Umfeld eines Stollens © ZAMG
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Historische Erdbeben
Holzschnitt aus der 'Weltchronik' von Hartmann Schedel, 1493. 'Und der Engel nahm das Rauchfaß und füllte es mit Feuer vom Altar und warf es auf die Erde, und Donner folgten, Getöse, Blitze und Beben.' Offenbarung 8,5 © ZAMG Geophysik Hammerl
Magnetik
Willkommen bei der Magnetik der geophysikalischen Abteilung der ZAMG. © ZAMG Geophysik
Conrad Observatorium
Willkommen am Conrad Observatorium. © Gerhard Ramsebner