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Spulensystem nach Braunbek zur Kompensation der drei Komponenten des Erdmagnetfeldes

Messung des Erdmagnetfeldes in der PTB

Standort

Sondenhaus
Erdmagnetfeld-Sondenhaus der PTB
Geoposition: 52° 17,500' N 10° 27,948' O
Höhe: 83 m über NN

In der PTB in Braunschweig wird das Magnetfeld der Erde laufend gemessen. Die dabei gewonnenen Daten sind notwendig, um das Erdmagnetfeld für empfindliche Messaufgaben kompensieren zu können.
In einem magnetisch ungestörten Waldgelände der PTB befinden sich in einem kleinen Messhaus die Magnetometer zur Messung des Erdmagnetfeldes.

Diagramm der Live-Daten

Hier wird der Verlauf des Erdmagnetfeldes für den Zeitraum der letzten drei Tage gezeigt. Dargestellt ist die Totalintensität als magnetische Flussdichte in Nanotesla (nT) über der Zeit (MESZ). Die Messdaten werden einmal pro Minute aktualisiert.
Informationen zu einzelnen Datenpunkten werden eingeblendet, wenn der Mauszeiger auf der interessierenden Stelle der Kurve platziert wird.



Messung

Aktuelle Messwerte vom 05.06.20 18:35 Uhr:
Totalintensität: F = 49485.6 nT
Inklination: I = 67.03 °
Deklination: D = 3.01 °

Die oben angegebenen Messwerte werden vektoriell mit einem dreiachsigen Fluxgate-Magnetometer ermittelt: Die Inklination I beschreibt den Winkel, unter dem die Magnetfeldlinien auf die Erdoberfläche treffen. Die Deklination D ist der Winkel zwischen der magnetischen und geografischen Nordrichtung.

Der normale Tagesverlauf der Totalintensität F zeigt ein typisches, mehr oder weniger stark ausgeprägtes Minimum am Mittag. Der Zeitpunkt des Minimums entspricht im allgemeinen dem Tageshöchststand der Sonne. Schwankungen durch Wetter und Jahreszeiten und insbesondere durch Sonnenaktivitäten* überlagern die ursächlich durch die Vorgänge im Erdinneren erzeugten Magnetfelder.

* Popup-Fenster: Ansicht der Sonne in den letzten 48 Stunden   (Quelle: NASA) das Laden kann ein wenig dauern

Längerfristiger Verlauf am Standort

Langfristiger Verlauf Totalintensität in nT

Seit Beginn der Aufzeichnung der Erdmagnetfelddaten in der PTB zeigt sich der annähernd lineare Aufwärtstrend der Totalintensität, der in Europa seit den dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts beobachtet wird. Die obige Abbildung zeigt die Monatsmittelwerte der Totalintensität in Nanotesla am Standort der PTB in Braunschweig. Im gleichen Messzeitraum wurde der Anstieg von ca. +28 nT/Jahr auch im Geomagnetischen Observatorium in Niemegk gemessen. Der Inklinationswinkel zeigt im gleichen Zeitraum einen Anstieg von ca. +0,02°/Jahr, der Deklinationswinkel ca. +0,17°/Jahr.
Global gemittelt befindet sich das Erdmagnetfeld aber eher auf einem Abwärtstrend. Der über die Jahre beobachtete Anstieg hierzulande ist also eine lokale Eigenheit, hervorgerufen durch die langfristige Zunahme der sibirisch-asiatischen Anomalie. Die Daten des SWARM-Satellitenprogramms zeigen diesen Trend in Europa deutlich.

Satellitendaten

Weitere Daten des aktuellen Erdmagnetfeldes werden von Satelliten-Magnetometern auf geostationären Erdumlaufbahnen gemessen. Zum Beispiel werden die Magnetfeldmessungen der GOES-Erdbeobachtungssatelliten der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) regelmäßig veröffentlicht. Diese Daten werden durch einachsige Messung in Nordrichtung parallel zur Erdachse ermittelt ("Hp").

Quelle: NOAA SWPC

NOAA Scales mini

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Current Space Weather Conditions
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HF Radio: Weak or minor degradation of HF radio communication on sunlit side, occasional loss of radio contact.
Navigation: Low-frequency navigation signals degraded for brief intervals.
More about the NOAA Space Weather Scales

GOES Magnetometer

Since 1975, each of NOAA’s Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES), located in Earth’s geographic equatorial plane, approximately 6.6 Earth radii from the center of Earth, have carried magnetometers to monitor the geomagnetic field and its variations. Typically there are two GOES operational satellites: GOES East, located over the east coast of the U.S. and GOES West, located over the Pacific, just west of the U.S. mainland. At times, though, data are available from more than the two prime operational satellites.

The geomagnetic field measurements are important for interpreting GOES energetic particle measurements and for providing alerts to many customers, specifically for indicating the onset of a geomagnetic storm (known as a sudden storm commencement). GOES magnetometer data have been used for constructing magnetic field models, and to help forecasters identify the buildup and release of energy in Earth’s magnetosphere that occurs during geomagnetic storms and substorms. The magnetic field measurements can also indicate when the solar wind has pushed the boundary of the magnetosphere, the magnetopause, inside of geosynchronous orbit. Those situations are usually during very disturbed space weather conditions and can be important for spacecraft operations.

GOES Magnetometer data are also important in research, being among the most widely used spacecraft data by the national and international solar and space weather research community (see e.g. NASA CDAWeb usage statistics). The data have often been used to support launch decisions for research sounding rockets. The measurements can also be used to validate large-scale space environment models of the coupled magnetosphere and ionosphere; SWPC will implement such a model in the near the future.

The GOES magnetometer products are an integral part of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) space weather operations, providing information on the general level of geomagnetic activity and permitting detection of magnetic storms and substorms. In addition, these measurements will be used to validate large-scale space environment models that will be added to SWPC operations in the future.

Historically, the data have been presented in the E (earthward), P (parallel) and N (normal) coordinate system where:

Hp: magnetic field vector component, points northward, perpendicular to the orbit plane which for a zero degree inclination orbit is parallel to Earth's spin axis.

He: magnetic field vector component, perpendicular to Hp and Hn and points earthward.

Hn: magnetic field vector component, perpendicular to Hp and He and points eastward.

Ht: the total field.

The GOES 3-day Hp plot shows the 1-minute averaged parallel component of the magnetic field in nanoTeslas (nT), currently measured at GOES-13 (~75 degrees west geographic longitude) and GOES-15 (~135 degrees west geographic longitude). The longitudes can vary, so for any particular case it is important to check the satellite location. A diurnal variation is observed in these data as a result of magnetospheric currents systems that, at geosynchronous orbit, produce a stronger magnetic field on the dayside of Earth and weaker magnetic fields on the nightside. If these data drop to near zero, or less, when the satellite is on the dayside, it may be due to a compression of the Earth's magnetopause into the geosynchronous orbit boundaries, exposing satellites to negative and/or highly variable magnetic fields. On the nightside, the smaller field values indicate strong currents in the magnetotail that are often associated with the stretching and subsequent release of energy in Earths tail. This is one signature of a “substorm” that results in aurora at Earth’s high latitudes and energetic particle injections in the vicinity of geosynchronous orbit.

Noon and midnight local time at the satellite are plotted as N and M. Default scaling is 0 to 200 nanoTesla. Non-default scaling to include infrequent extreme values is labeled in red to emphasize the change in scale.

This page updates dynamically every 5 minutes

GOES magnetic field observations have been made since the first GOES satellite was launched in 1975, and prior to that they were made on the NASA Synchronous Meteorological Satellites (SMS 1 and 2). SMS were the forerunners to the GOES operational system.

The magnetometers on GOES have changed, from one block of satellites to the next. In more recent years, NOAA has operated the GOES 8 to 12 series (from about 1994 to 2011 for the magnetometers), and currently we are using the GOES 13, 14, and 15 series of satellites. Each GOES 8-12 satellite was three-axis stabilized and carried two fluxgate magnetometers on a three-meter boom. Only one magnetometer could be operated at a time. The highest resolution magnetic field data was 0.512 s. On the GOES 13, 14 and 15 series, there are two fluxgate magnetometers that can be operated simultaneously on an 8.5 m boom. Again, the highest resolution is 0.512 s.

The dynamic plot above can be downloaded in multiple image formats using the menu at the upper right. The menu also offers the ability to download the displayed numerical data in JSON format.

Numerical data are also available directly from SWPC's data service at: 

https://services.swpc.noaa.gov/json/goes/

In that directory the file instrument-sources.json provides the mapping of primary and secondary measurements from each instrument to the satellite from which that measurement is made. The file satellite-longitudes.json provides the longitudes of the satellites. Observation data are found under the primary and secondary subdirectories.

NOTE: After January 31, 2020 other JSON/GOES data files and subdirectories will be removed. This is due to discontinuation of GOES-14 and GOES-15 observations on that date.

Historical 3-day plots and text files from 1996 through January 2020 are available at: 

ftp://ftp.swpc.noaa.gov/pub/warehouse/

or by following the archive link under “Data Access." Daily forecast reports are also available beginning in 1966.

The official archive for GOES data, can be found at:

http://www.ngdc.noaa.gov/stp/satellite/goes/index.html

 

For convenience and for correlative science with NASA satellite and related data, many years of GOES magnetometer 1-min and some high-resolution (0.5 s) data can be found at NASA Coordinated Data Analysis Web: http://cdaweb.gsfc.nasa.gov/

A description of the GOES 8-12 Magnetometer data can be found at:

Singer, H.J., L. Matheson, R. Grubb, A. Newman and S.D. Bouwer, Monitoring Space Weather with the GOES Magnetometers. SPIE Conference Proceedings, Vol. 2812, p. 299-308, GOES-8 and Beyond, Edward R. Washwell, ed., 1996.

Additional information can be found at the National Centers for Environmental Information (NCEI). http://www.ngdc.noaa.gov/stp/satellite/goes/

 

Aktuelle Zustandsinformationen

Erdmagnetfeld (Kp-Index)

Die 3-Stunden-Mittelwerte des planetarischen Kp-Index werden hier dargestellt als aktuelles Tagesdiagramm und als Wochenübersicht. Dieser Index beschreibt nur den Anteil der Aktivität des Erdmagnetfeldes, der durch den solaren Partikelstrom hervorgerufen wird. Er wurde im Jahr 1949 von Julius Bartels vorgeschlagen und wird seitdem weltweit als Maß für die geomagnetischen Effekte solarer Teilchenstöme verwendet. Er wird ermittelt aus Messwerten der beiden horizontalen Komponenten des Erdmagnetfeldes, die von solaren Aktivitäten am meisten beeinflusst sind. Auf einer quasi-logarithmischen Skala kann er Werte zwischen 0 und 9 annehmen. Er wird veröffentlicht als Mittelwert lokaler Messungen von 13 magnetischen Observatorien weltweit.
Neue Daten werden 45 Minuten nach dem Ende der jeweiligen 3-Stunden-Frist in das Diagramm übernommen.


Status des Erdmagnetfeldes

Quelle: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Solare Aktivität

Die Strahlungsstromdichte E der Sonne, manchmal auch als Bestrahlungsstärke bezeichnet, wird angegeben in elektromagnetischer Energie pro Fläche (W/m²). Sie wird von geostationären Forschungssatelliten gemessen und überwacht. Bei Sonneneruptionen können diese Messwerte stark erhöht sein, und dabei ausgeworfene hochenergetische Partikel können nach einer gewissen Laufzeit auch die Erde erreichen. Dies bewirkt auch ausgeprägte Abweichungen vom normalen Tagesverlauf des gemessenen Erdmagnetfeldfeldes. Ein hochenergetischer Partikelstrom nach einer solaren Eruption (Sonnensturm) erreicht die Erde mit einem zeitlichen Abstand von 1 bis 3 Tagen und ist dann im Kp-Index deutlich sichtbar.
Das folgende Diagramm stellt die letzten drei Tage der aktuellen Daten der Strahlungsstromdichte E (Quelle: GOES-Satelliten) aus dem Spektralbereich der Röntgenstrahlung von 0,1 bis 0,8 Nanometer (nm) Wellenlänge dar. Wenn auf der Sonne koronale Massenauswürfe beobachtet werden, können Messwerte von 10 µW/m² und höher erreicht werden. Bei normaler und ruhiger Sonnenaktivität werden Werte unterhalb von 1 µW/m² gemessen.
Das Diagramm wird einmal pro Minute aktualisiert. Weitere Live-Daten der solaren Aktivität werden regelmäßig von SpaceWeatherLive veröffentlicht.

Quelle: NOAA SWPC