Die aktuellsten Fortschritte in den Planetenwissenschaften
Der Ursprung des Erdmagnetfelds wie auch der Magnetfelder bei einem Großteil der Raumkörper wird mit der Bewegung von elektrisch leitenden Flüssigkeiten in Verbindung gebracht. Zwar wurde die entsprechende Theorie über die homogenen Dynamos während der vergangenen Jahrzehnte immer weiter verfeinert, aber erst kürzlich konnte mit einem Nachweis der Selbsterregung von Magnetfeldern in leitenden Flüssigkeiten begonnen werden. Die an der Dynamo-Anlage in Riga im November 1999 durchgeführten Experimente belegten, dass eine Flüssigmetallströmung, die in einem Zylinder spiralförmige Bewegungen vollführt, ein langsam anwachsendes Magnetfeld erzeugen kann. Das von der Europäischen Kommission finanzierte MAGDYN-Projekt diente hauptsächlich dazu, dass diese Laboranlage nachgerüstet und mit einer Serie von Dynamo-Experimenten weiter genutzt wird. Die Experimente fanden auf der Grundlage von numerischen Simulationen statt, bei denen während der Entwurfsphase und auch zu Zwecken der Datenanalyse die Flüssigkeitsströmung und das induzierte Magnetfeld berechnet wurden. Von den Projektpartnern der Technischen Universität Delft wurden das Wirbelviskositätsmodell mit zwei Gleichungen sowie ein vollständiges numerisches Reynoldsspannungsmodell entwickelt. Trotz aller Näherungen bei den Computerberechnungen ergab der Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit den Vorhersagen aus der Simulation eine befriedigende Übereinstimmung. Gegenwärtig erarbeitet man anhand dieser Ergebnisse ein zukünftiges großes Dynamo-Experiment, das äußerst wertvolle Erkenntnisse über das Energie- und das magnetostrophische Gleichgewicht von planetaren Dynamos liefern könnte. Auch wenn der kinematische Dynamoeffekt und die Funktion starker Turbulenzen bei den Bedingungen der Selbsterregung im Zuge des Riga-Experiments bereits erforscht wurden, muss sich noch mit weiteren Fragen beschäftigt werden. Beschriftung der Abbildung: Ergebnisse der numerischen Simulationen des Rigaer Dynamos: Die Reynolds-Zahl beträgt 3,5x10^6, die magnetische Reynolds-Zahl beträgt 18. Die Abbildung zeigt die räumliche Verteilung eines wachsenden Magnetfelds; die Darstellung erfolgt mittels einer Kombination von Iso-Oberflächen eines axialen Magnetfelds (rot - positiv, blau - negativ) mit magnetischen Flusslinien (graue Röhren).
