Je leest:

Magneetveld uit gesmolten dynamo

Magneetveld uit gesmolten dynamo

Franse natuurkundigen bootsten het magneetveld van de aarde na in een opstelling met gesmolten metaal. Het aardmagnetisch veld ontstaat uit stromingen in de metalen buitenkern van de aarde. Onderzoeker R. Monchaux en zijn team willen ontdekken hoe dat precies gebeurt.

Bouwt een ingenieur een magneet, dan zitten daar nauwkeurig afgemeten draden en batterijen in. Het binnenste van de aarde, waar het aardse magneetveld ontstaat, zit anders in elkaar: geen grote staafmagneet, geen stroomdraden voor een elektromagneet. Het aardmagnetisch veld ontstaat in een ingewikkeld stroompatroon van gesmolten ijzer, dat als een dynamo werkt. Ontstaat zo’n patroon gemakkelijk, of is de magnetische aardkern uniek? Franse natuurkundigen van de VKS-groep maakten de vloeibare magneet na in het lab. Ze publiceren hun onderzoek in de Physical Review Letters.

Bewegende magneten wekken stroom op; het dynamo-effect. Wie de formules van elektriciteit en magnetisme een beetje kent, weet dat elektrische stroom omgekeerd ook magneetkracht levert. In de vloeibare buitenkern van de aarde houden magneetvelden en ijzerstromen elkaar gevangen en versterken ze elkaar. Het magneetveld dat uit het stroompatroon komt, is over de hele planeet en zelfs in de ruimte eromheen te meten. Trekvogels hebben zelfs een ingebouwd kompas om op het aardmagneetveld te navigeren. bron: Gary A. Glatzmaier (UCSC). Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Wat in de aardkern van nature gebeurt, blijkt in het lab lastig na te bootsen. Want hoe laat je in een bubbelend vat gesmolten metaal spontaan een dynamo ontstaan? In 2000 kregen onderzoekers uit Duitsland en Litouwen het voor elkaar in een opstelling met voorgevormde stroomkanaaltjes. Vloeibaar natrium bewoog in nauwkeurig berekende paden door allerlei obstakels en stroomkanalen. Een mooie eerste poging, maar nauwelijks te vergelijken met de natuurlijke dynamo onder onze voeten.

Monchaux’s team liet de controle varen en maakte een vloeibare magneet zonder stroomgootjes. Het team goot de metaalmassa in een cilindervormig vat en wekte stroming op met twee tegen elkaar in draaiende bladen aan de uiteinden. Bij veel lagere stroomsnelheid dan de Fransen verwacht hadden produceerde het stroompatroon een stabiel magneetveld. De onderzoekers dachten dat het metaal snel moest stromen om de magnetische veldlijnen sneller bijeen te brengen dan ze van nature uit elkaar drijven.

Opstelling van de Franse VKS-groep, die in een vat gesmolten metaal dezelfde stromen op wil wekken als in de vloeibare kern van de aarde. bron: VKS Collaboration. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Voor het Franse experiment licht kan werpen op de aarddynamo is nog veel werk nodig. De wervelstromen in de aardkern zijn veel kleiner dan de kern zelf; in de natriummassa van de VKS-groep zijn de wervels juist bijna zo groot als de opstelling zelf. Ook qua vorm lijkt de cilinder vloeibaar metaal niet op de bolle aardkern. Verdere verfijningen van het experiment moeten helpen de gigantische magneetvelden in planeten en sterren te begrijpen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 02 februari 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.