Dancing compass needles in Kiruna?

Kiruna besitzt die zweit größte magnetische Anomalie der Welt!

Aber was ist normal und wieso ist es in Kiruna anormal?

Das Magnetfeld der Erde
Richtet man (in Zentraleuropa) einen Kompass aus, so zeigt die Nadel nach Norden.

Doch nicht zum geographischen Nordpol (N90°), sondern zu einem der beiden magnetischen Pole der Erde. Da beide Pole (von Zentraleuropa aus gesehen) nahe bei einander liegen, kann man so mit Hilfe eines Kompasses relativ zuverlässig die Nordrichtung bestimmen (Deklination (=Missweisung) in Deutschland derzeit 2-4°E, Nordschweden 6-8°E und in Grönland beispielsweise 20-30°W (Stand Sommer 2019)).

Physikalisch betrachtet ist der magnetische Pol in der Nähe des geographischen Nordpols der magnetische Südpol, da er das Nordende der Kompassnadel anzieht.

Zwischen dem magnetischen Nord- und Südpol spannt sich das Magnetfeld der Erde.

Im Gegensatz zum geographischen Nord- bzw. Südpol sind aber die beiden magnetischen Pole nicht fest sondern wandern. Seit Beobachtungsbeginn 1590 war der magnetische Südpol lange Zeit im langsamen Zickzackkurs durch Nordkanada unterwegs, seit Mitte des 19. Jahrhunderts nahm er seinen jetzigen Kurs quer über den Artischen Ozean zur russischen Halbinsel Taimyr auf und legt dabei immer größere Strecken pro Jahr zurück (in 2000 56km).
Diese Abbildung verdeutlicht den Sachverhalt:

Wanderung des magnetischen Nordpols: Beobachtete Positionen von 1831 - 2007 sind als gelbe Quadrate dargestellt, modellierte Positionen von 1590 bis 2020 als Kreise, deren Farbe sich von blau zu gelb ändert. (Quelle: NOAA)

Im Laufe der Erdgeschichte hat sich das Magnetfeld der Erde mehrfach umgedreht.

Das Erdmagnetfeld umgibt und durchdringt die Erde. Es besteht aus drei Komponenten:
1.) Geodynamo im flüssigen äußeren Erdkern (95%)(verantwortlich für die Wanderung des Pols)
2.) elektrische Ströme in der Ionosphäre und der Magnetosphäre (1-3%)
Ursache hierfür sind Winde in der Ionoshäre oder Wirkungen des magnetisierten Plasmas des Sonnenwindes
3.) lokale Komponenten in der oberen Erdkruste, wie z.B. Erzlagerstätten. So ein Störfeld kann lokal mehrere Prozent des Gesamtfeldes ausmachen.

Die magnetische Anomalie in Kiruna

Genauso eine magetische Störung besteht in Kiruna!
Die Stadt liegt zwischen den beiden Erzbergen Kiirunavaara (749m) und Luossavaara (729m). Dort wurde hochwertiges Eisenerz gefunden.
Das Kiruna-Flöz besitzt einen sehr hohen Magnetit gehalt, der für die zweitgrößte magnetische Anomalie der Welt verantwortlich ist. Das Flöz ist ungefähr 4km lang und 80m breit (in der Tiefe sogar bis 180m breit)und reicht mindestnes 2km in die Tiefe.
Das Flöz wird von der Bergbaugesellschaft LKAB seit 1888 abgebaut, derzeit in 1365m Teufe (Stand 2018).
Das Flöz entstand vor ungefähr 1,6 Mrd. Jahren nach intensiver vulkanischer Tätigkeit durch die Ausfällung von eisenreichen Lösungen auf einem Syenit-Porphyr-Grundstock. Das Flöz wurde durch weitere vulkanischen Ablagerungen aus Rhyolith und Sedimenten überlagert, bevor es in die heutige Lage gekippt wurde. Es bildet einen Winkel von 60°.

Das Flöz besteht beinahe ausschließlich aus Magnetit und Apatit. Das Gestein enthält bis zu 60 % Eisen und durchschnittlich 0,9 % Phosphor, was ein sehr hochwertiges Erz ist. In Kiruna befindet sich die größte Magnetitlagerstätte der Welt.

Magnetit
Magnetit bzw. Magneteisenstein ist ein Eisenoxyd mit der chemischen Formel Fe3+2Fe2+O4; die Zusammensetzung ist 72,36% Fe und ist damit verhältnismäßig rein.
Oft hat es Kristalle, die oktaedrisch sind. Die Flächen sind gewöhnlich gestreift. Die Farbe ist eisenschwarz, manchmal bläulich auf den Kristlloberflächen. Die Härte liegt bei 5,6-6, die Dichte bei 4,9-5,2 d.h. ist verhältnismäßig schwer. Magnetit ist stark magnetisch, bei 580°C verschwindet diese Eigenschaft, tritt aber bei Abkühlung wieder auf. Der Schmeltpunkt liegt bei 1527°C.
Mit Hilfe eines Magneten kann man leicht herausfinden, ob man Magnetit gefunden hat: Es wird angezogen!


A: Kiruna-Magnetit (eigene Aufnahme)
B: Test auf Magnetit (eigene Aufnahme)

Um diesen Cache als Found loggen zu können: 1.) begebe dich zu den Koordinaten und schaue auf deinen Kompass! Maile mir, wie er sich verhält (z.B. zeigt nach Norden, zeigt auf den Berg, dreht ich im Kreis, zeigt zwischen Berg und Norden...) und mit welchem Gerät (echter Kompass, GPS...) du dies gemessen hast.
2.) Suche mit deinem Magneten Magnetit. Maile mir, wie er sich anfühlt, Farbe, Oberflächenstruktur, Kristalle, schwer oder leicht... Falls du kein Magnetit findest, nenne mir eine mögliche Ursache dafür.
3.) Optional: falls du über Nacht in Kiruna bleiben solltest und nachts um 1:15 Uhr noch auf sein solltest (oder dir einen Wecker stellst), dann lausche mit all deinen Sinnen in die Nacht und maile mir, was um ca. 1:20 Uhr passiert. Maile mir, was deine Beobachtung mit Magnetit zu tun hat.
4.) Optional: falls du Kiruna verlässt: konsulitere doch von Zeit zu Zeit deinen Kompass. Maile mir die Koordinaten an denen er wieder "normal" funktioniert.

Natürlich freuen wir uns auch über Fotos!

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Sources:
- Gerthsen, Kneser, Vogel: Physik, 16. Auflage, Springer-Lehrbuch, Berlin 1989. S. 348ff
- https://www.heise.de/newsticker/meldung/Da-passiert-etwas-seltsames-Position-des-magnetischen-Nordpols-aktualisiert-4297805.html
- https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetische_Anomalie
- https://de.wikipedia.org/wiki/Erdmagnetfeld
- https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/Magnetit?lang=de
- https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/WMM/image.shtml
- https://de.wikipedia.org/wiki/Eisenerzgrube_Kiruna
- Guided tour through the LKAB visitor center
- Animation: hike of the magnatic pole: https://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/die-rapide-wanderung-des-magnetpols-der-erde-animation-a-1191105.html