Einführung

Diese Arbeit basiert auf dem Buch Ursprung und Schicksal des Erdmagnetfeldes von Thomas G. Barnes, I.C.R. Technical Monograph Nr. 4, Urheberrecht Juli 1973, durch das Institute for Creation Research. Barnes erwarb 1933 einen A.B.-Abschluss in Physik vom Hardin-Simmons College, Abilene, Texas, und einen M.S.-Abschluss von Brown University im Jahr 1936. Im Jahr 1950 verlieh die umbenannte Hardin-Simmons University Barnes den Ehrendoktorgrad D.Sc. Er ist emeritierter Professor für Physik, University of Texas at El Paso, wo er 1936 der Fakultät beitrat.

In diesem Buch vertritt Barnes die These, dass der beobachtete exponentielle Zerfall des Erdmagnetfeldes beweist, dass die Erde nicht älter als etwa 10.000 Jahre sein kann. Es ist meine Absicht, zu zeigen, dass dieses Argument extrem fehlerhaft ist und daher keinerlei Gültigkeit besitzt. Bisher habe ich die zweite Auflage des Buches nicht gesehen, obwohl ich weiß, dass sie existiert. Alle meine Kommentare und Argumente richten sich daher ausschließlich an die erste Auflage, die oben auf der Seite zitiert wird. Soweit mir bekannt ist, ist die zweite Auflage derzeit nicht mehr im Handel erhältlich.

Ich habe einige zusätzliche Referenzen eingefügt, die mir erst nach Abschluss dieses Artikels aufgefallen sind. Ich habe sie einfach in die nummerierte Reihenfolge mit kleinen Buchstaben eingefügt; das ist viel einfacher als alle diese Referenzen jedes Mal neu zu nummerieren, wenn ich etwas finde. Ich könnte ewig verfeinern und umschreiben, aber ich muss irgendwann aufhören und den Artikel einreichen. Dennoch glaube ich, dass die Referenzliste recht vollständig ist und einen breiten Überblick über alle Seiten des Arguments bieten sollte.

Elementare Konzepte

Das Erste, was ich versuchen möchte, ist, den Leser mit den grundlegenden Konzepten vertraut zu machen, die notwendig sind, um hoffentlich die verschiedenen Argumente zu verstehen. Allerdings kann ich aus Notwendigkeit keinen detaillierten und technischen Erklärungsversuch der beteiligten Physik unternehmen. Es gibt Referenzen, die man konsultieren kann, um mehr über diese Details zu erfahren, für diejenigen, die dies tun möchten. Die Bücher von Merrill & McElhinney [1] und J.A. Jacobs [2] behandeln zwar die technischen Details, enthalten aber auch genügend allgemeinere Materialien, sodass auch Leser, die weniger mathematisch geneigt sind, etwas daraus gewinnen können. Die weniger zögerlichen oder mathematisch geneigteren Leser können sich die beiden Bücher [3, 4] anschauen, die die Proceedings des NATO Advanced Study Institute von 1992 zur Theorie der solaren und planetaren Dynamos bilden.

Es gibt zwei primäre Methoden, mit denen man eine mathematische Beschreibung des Erdmagnetfeldes oder eines anderen Feldes generieren kann. Eine Methode, die ich physikalisches Modell nennen werde, besteht darin, die Form des Feldes direkt aus den Gleichungen abzuleiten, die die physikalischen Prozesse regeln, durch die das Feld erzeugt wird. Die andere, die ich empirisches Modell nennen werde, besteht darin, den bekannten Wert des Feldes an einem bestimmten Satz von Punkten als Grundlage zu verwenden, um zu erraten, was der Wert an Punkten wäre, an denen keine Messungen durchgeführt wurden. Bislang haben Wissenschaftler beide Methoden ausgiebig verwendet, aber historisch wurde das empirische Modell zuerst entwickelt, da zur Zeit, als das Erdmagnetismus entdeckt und untersucht wurde, die Physik, durch die es erzeugt werden konnte, völlig unbekannt war.

Die standardmäßige empirische Methode zur Modellierung der Werte eines beliebigen dreidimensionalen Feldes wird als sphärische Harmonische bezeichnet. Dieses mathematische Werkzeug wurde vom allgegenwärtigen deutschen Mathematiker Carl Friedrich Gauss um 1835 erfunden, um das Erdmagnetfeld zu berechnen. Diese geniale Methode verwendet eine unendliche Summe trigonometrischer Funktionen, um ein Feld auf der Oberfläche einer Kugel zu bewerten, die in das Feld eingebettet ist. Da jede Oberfläche bewertet werden kann, kann die vollständige dreidimensionale Form des Feldes zurückgegeben werden, indem die Analyse auf eine Integration über eine Familie von verschachtelten, konzentrischen Kugeln erweitert wird, die den interessierenden Raum ausfüllt.

Natürlich können reale Computer in der Praxis keine unendliche Summe berechnen und müssen nach einer endlichen Anzahl von Termen das Addieren abbrechen. Aber, wie man sich vorstellen kann, können moderne Computer sehr viele Zahlen sehr schnell addieren, sodass dies, obwohl es für Gauss ein fundamentales Problem darstellte, heute nicht mehr allzu störend ist. Man kann die wahre Form des Feldes approximieren, indem man die Summe auf eine beliebig große Anzahl von Termen ausdehnt; die einzige Einschränkung sind dabei die praktischen Gegebenheiten. In der Praxis wird das Magnetfeld ständig an einer Reihe offizieller magnetischer Observatorien auf der ganzen Welt gemessen, ebenso an Universitäten oder von anderen wissenschaftlichen Teams und Expeditionen, und mittlerweile messen auch mehrere Raumfahrzeuge das Feld weit über der Erde hinaus und im tiefen Weltraum. Diese Daten werden dann in Computerprogramme eingespeist, die sphärische Harmoniken verwenden, um ein Modell für das Feld überall auf der Erde zu erstellen. Diese Modelle werden aktiv getestet und verfeinert, bis sie das beobachtete Feld innerhalb der durch natürliche und unvermeidbare experimentelle Unsicherheiten gesetzten Grenzen widerspiegeln.

Es ist sehr wichtig, sich stets daran zu erinnern, dass das empirische Modell ausschließlich auf einer statistischen Analyse der Daten selbst basiert. Es ist im Wesentlichen unabhängig von jeglicher Physik, die an der Erzeugung des Feldes beteiligt sein könnte. Eines von Barnes' vielen Fehlern besteht darin, darauf zu bestehen, dass nur die Dipolkomponente des Magnetfeldes durch Ströme innerhalb der Erde erzeugt wird und alle geringeren Komponenten (in der Fachsprache der Physik als „höhere Ordnungskomponenten" bezeichnet) durch einen anderen Prozess erzeugt werden, wie etwa magnetische Gesteine oder tellurische Ströme (elektrische Ströme, die beispielsweise in der Kruste durch Blitzschläge bei Gewittern induziert werden oder als Reaktion auf Ströme in der Ionosphäre entstehen). Dies ist eine schlechte Idee, da sie sich sehr schwer mit dem räumlichen Ausmaß dieser höheren Ordnungskomponenten vereinbaren lässt, wie in Abbildung 2.5 in [1, Seite 25] illustriert. Es ist sehr schwer vorstellbar, ein Feld aus magnetischen Gesteinen oder einen kohärenten tellurischen Strom, von denen beide so groß wären wie die Hälfte oder ein Viertel der Erde. Doch Barnes ist im Wesentlichen gezwungen, diesen Fehler zu begehen, als eine natürliche Folge seiner Ablehnung der Dynamotheorie und seines Modells eines exponentiell abklingenden Stroms im Erdkern als Quelle des Erdmagnetfeldes. Ich mache auf diesen Fehler aufmerksam, um zu betonen, dass Barnes' Versagen sehr viel mit grundlegenden Aspekten des Problems zu tun hat, die er hinter einem Rauchschleier überflüssiger Details versteckt, wie wir sehen werden.

Das physikalische Modell zur Beschreibung des Erdmagnetfeldes trägt den beeindruckend klingenden Namen Magnetohydrodynamik (MHD), wird aber auch häufig als Dynamotheorie bezeichnet. Einfach ausgedrückt wurde gezeigt, dass turbulente Bewegungen innerhalb eines elektrisch leitfähigen Fluids Magnetfelder erzeugen. Die mathematischen Gleichungen, die die Physik des Problems regeln, sind jedoch erschreckend kompliziert und stellen möglicherweise das schwierigste mathematische Problem der gesamten Geophysik dar. MHD-Modelle erfordern die gleichzeitige Lösung eines vollständigen Satzes gekoppelter nichtlinearer Vektor-Differentialgleichungen. Dieses Problem hat, so weit mir bekannt ist, noch keine vollständig allgemeine analytische Lösung, obwohl es für einige Spezialfälle solche gibt. Die komplexen Fälle werden invariably numerisch mit Hochleistungsrechnern modelliert. Diese Methoden sind weniger gut entwickelt als die empirischen Modelle, doch in den letzten Jahren wurde großer Fortschritt erzielt. Ihre endgültige Lösung verspricht Ergebnisse zu liefern, die empirische Modelle nicht können, nämlich ein Verständnis der komplexen Physik dahinter. Zu diesem Zeitpunkt verhalten sich rechnerische MHD-Modelle wie reale, beobachtete Magnetfelder, und es besteht kaum Zweifel daran, dass die MHD in Zukunft eine vollständige Beschreibung des Erdmagnetfeldes liefern wird.

Das Wichtigste, das man hier im Gedächtnis behalten sollte, ist, dass das Problem noch nicht gelöst ist. Man sollte nicht daraus schließen, dass Wissenschaftler überhaupt nichts wissen. Im Gegenteil, sie wissen sehr viel, wie eine Durchsicht der oben genannten Referenzen zeigen wird. Sie wissen einfach nicht alles und können nicht auf jede Frage antworten. Niemand weiß noch genau, durch welchen Mechanismus spezifische Strömungen das spezifische Magnetfeld der Erde erzeugen, aber das Vorhandensein turbulenter Bewegungen in der flüssigen äußeren Erdkruste kann kaum bestritten werden, und physikalische Modelle zeigen, dass die erwarteten Geschwindigkeiten im Allgemeinen Magnetfelder erzeugen. Das kurze Fazit ist, dass es keine nützliche konkurrierende Theorie für die Existenz des Magnetfeldes der Erde gibt.

Ursprung und Schicksal des Erdmagnetfeldes

Ich beginne mit einer kurzen Übersicht über das Buch selbst, für die der Inhaltsverzeichnis, das in Tabelle 1 wiedergegeben ist, dienen wird. Der erste Abschnitt, Ursprung und Schicksal des magnetischen Feldes der Erde, ist laut dem Autor ein "selbst ständiger Beitrag für Laien, der ihm die einschlägige elementare Physik beibringt und zeigt, wie sie auf die Quelle des magnetischen Feldes der Erde angewendet wird." Die folgenden drei Abschnitte sind Wiedergaben der ursprünglichen technischen Arbeiten von Barnes, die früher im Creation Research Society Quarterly veröffentlicht wurden (die ursprünglichen Veröffentlichungsdaten und/oder Zitationen sind im Buch nicht angegeben, können aber in anderen Quellen gefunden werden, und ich habe sie hier in Klammern eingefügt, wobei "CRSQ" für das Creation Research Society Quarterly steht). Die technische Darstellung ist daher etwas verwirrend, mit einigen Wiederholungen. Dennoch ist der Inhaltsverzeichnis detailliert und bietet somit eine recht gute Übersicht über den Inhalt des Buches. Die Darstellung ist etwas ungewöhnlich; es sind nur 64 nummerierte Seiten vorhanden, aber alle Seiten sind nur auf einer Seite gedruckt.

Exponentieller Zerfall?

Der offensichtliche Ausgangspunkt ist die fundamentale Behauptung des Buches, dass das Erdmagnetfeld exponentiell abnimmt. Wenn sich herausstellt, dass dies unzutreffend oder nicht haltbar ist, dann ist Barnes gesamte These sofort widerlegt. Daher ist die nächstlogische Handlung an dieser Stelle, dem Leser die Daten vorzulegen. Diese Daten, die in meiner Tabelle 2 folgen, stammen von Barnes (Seiten 33 & 61). Barnes wiederum zitiert den ESSA-Bericht von McDonald & Gunst [5] als seine Quelle. Ich habe einst eine Kopie dieses Berichts gesehen, kann ihn jedoch derzeit nicht mehr finden. Ich gehe davon aus, dass Barnes ihn kopieren kann und dass die Daten so wie in [5] angegeben sind. In jedem Fall sind dies die Daten, die Barnes zur Verteidigung seiner eigenen These vorlegt, sodass der forschende Leser die Daten nach eigenem Ermessen prüfen kann, um die Übereinstimmung mit der Hypothese der exponentiellen Abnahme zu beurteilen. Mehrere Werte für ein Jahr deuten auf separate Bestimmungen hin, die in separaten Originalquellen berichtet werden. Diese Quellen werden von Barnes angegeben, ich habe sie hier jedoch weggelassen.

Bevor wir weitergehen, sollte der aufmerksame Leser bereits mindestens ein Problem bemerkt haben. Diese Tabelle zeigt keine experimentellen Unsicherheiten, die mit den einzelnen Datenpunkten verbunden sind. Dies ist die Art und Weise, wie Barnes die Daten darstellt, und das Thema der experimentellen Unsicherheit wird in seinem Buch überhaupt nicht erwähnt. Ich habe das Paper von McDonald & Gunst bei der Vorbereitung dieses Artikels nicht gesehen, sodass ich nicht sagen kann, ob sie die Daten ebenfalls ohne Unsicherheiten dargestellt haben. Wenn sie das jedoch getan haben, dann leidet auch ihr eigenes Argument unter dieser Auslassung genau wie Barnes' Argument hier.

Aus diesen Daten hat Barnes bestimmt, dass das Erdmagnetfeld exponentiell abnimmt. In seinem Buch weist er bei jeder Erwähnung dieses exponentiellen Zerfalls den Leser auf Abschnitt II-D, Seite 36, um die Begründung einzusehen. Auf dieser Seite seines Buches begründet er den Schluss des exponentiellen Zerfalls wie folgt, die Betonung ist von mir hinzugefügt. B₀, wie von Barnes bezeichnet, ist die äquatoriale Magnetfeldstärke, die in seinen Tabellen enthalten ist, aber in meinen fehlt.

"Wenn die Werte des magnetischen Moments, M, in Tabelle 1 gegen die Zeit, t, auf halb-logarithmischem Koordinatensystem aufgetragen werden, liegen die Punkte ungefähr auf einer Geraden, wie man es für einen exponentiellen Abbau des magnetischen Moments der Erde erwarten würde. Dies gilt natürlich auch für ein Diagramm von B₀ gegen t. Wir nehmen daher an, dass der Abbau exponentiell ist, und schreiben ... "

Dies ist natürlich keine Rechtfertigung überhaupt. Barnes ging einfach davon aus, dass der Zerfall exponentiell war. Später jedoch im Buch, am Anfang von Abschnitt IV, Seite 52, unternimmt Barnes einen etwas heldenhafteren Versuch, die Theorie des exponentiellen Zerfalls wie folgt zu rechtfertigen:

"Alle Daten wurden auf einem CDC3100-Elektronencomputer verarbeitet. Zur Bestimmung der Zeitkonstante wurde eine Exponentialanpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate verwendet. Als separate Kontrolle wurde festgestellt, dass die Variabilität für diese Exponentialanpassung geringer war als für eine Anpassung an eine Gerade, wie man es von den aus den Maxwell-Gleichungen gewonnenen Exponentiallösungen erwarten würde."

In diesen beiden Passagen sehen wir den vollständigen und gesamten Text der Rechtfertigung für die Ableitung eines exponentiellen Zerfalls aus den tabellierten Daten. Jeder, der dies liest und Erfahrung mit numerischen Approximationen, der Anpassung von Daten an Kurven und dergleichen hat, sollte sofort erkennen, dass das Argument sehr schwach ist. Erstens sollte offensichtlich sein, dass man eine nicht gewichtete Anpassung nicht durchführen kann, wobei jegliche experimentellen Unsicherheiten völlig ignoriert werden. Die frühen Daten aus den mittleren 1800er Jahren, die aus experimentellen Methoden stammen, die weit weniger genau und präzise sind als moderne Methoden, haben notwendigerweise viel größere Unsicherheiten, die mit ihnen verbunden sind, und sollten bei jedem Versuch, die Daten an eine Kurve anzupassen, entsprechend gewichtet werden. Zweitens ist Barnes' Bezug auf die "Variabilität" der exponentiellen versus der geraden Linienanpassung hochgradig mehrdeutig. Soll "Variabilität" "Varianz" bedeuten? Wenn die Varianz der Anpassung größer ist als die experimentellen Unsicherheiten, dann können die Gerade und die Exponentialfunktion nicht unterschieden werden; tatsächlich kann man die eine von der anderen nicht unterscheiden. Und was bedeutet "kleiner"? War der Unterschied in der Varianz zwischen den beiden Anpassungen (falls das das, was "Variabilität" bedeutet) signifikant oder nicht? Solche Kurvenanpassungsübungen sind voller Gefahren, und sich auf den Unterschied in der Varianz zwischen Anpassungen zu verlassen, wo es offensichtlich ist, dass tatsächlich entweder eine Exponentialfunktion oder eine gerade Linie eine "gute" Anpassung ergeben wird, ist ein außergewöhnlich unzuverlässiges Verfahren.

Sogar ohne eine grafische Darstellung, lediglich durch Betrachtung der oben tabulierten Daten, sollte der Leser erkennen können, dass die Momentwerte seit 1935 im Wesentlichen um einen Wert von etwa 8,047 +/- 0,029 flach verlaufen, während die Daten vor 1935 einen klaren Abwärtstrend aufweisen. Man könnte leicht argumentieren, dass zwei gerade Linien die Daten besser beschreiben als eine einzige, und sogar besser als eine einzelne Exponentialfunktion (dies ist eine Übung, die ich nicht unternommen habe, aber der motivierte Leser ist willkommen, zu prüfen, ob meine Intuition vertrauenswürdig ist). Allein diese Tatsache wird leicht erklären, warum eine einzelne Exponentialfunktion die Daten besser beschreibt als eine einzelne gerade Linie, da die leichte Krümmung der Exponentialfunktion den Knick in den Daten besser approximieren kann. Diese Überlegungen machen es extrem schwierig, die Daten allein als a-priori-Begründung für eine bestimmte Kurvenanpassung gegenüber einer anderen zu verwenden. Tatsächlich könnte man die Daten sogar überinterpretieren, bis zum Grad, dass behauptet wird, das Feld sei bis etwa 1935 im Zerfall gewesen, woraufhin es dann aufgehört habe, zu zerfallen.

Barnes und Dynamiktheorie

An dieser Stelle können wir erkennen, dass die Behauptung eines exponentiellen Zerfalls völlig unbegründet ist. Da dies das zentrale Fundament von Barnes' Hypothese darstellt, könnten wir unsere Kritik an dieser Stelle einfach beenden. Barnes argumentiert jedoch auch vehement gegen die Standardtheorie der Dynamo-Aktion zur Erzeugung des Erdmagnetfeldes. Um jedoch ein solches Argument zu führen, muss Barnes eine Reihe von höchst unvernünftigen Behauptungen aufstellen, die ich hier skizziere. Wie ich bereits in der Einleitung angemerkt habe, werde ich mich nicht mit den Details der Dynamotheorie befassen, sondern den Leser auf die in meinem Referenzteil angegebenen Quellen verweisen.

Barnes gibt zwei Gründe für die Ablehnung der Dynamotheorie an, die beide völlig unzureichend sind. Sein Hauptgrund ist eine kühne Behauptung, wonach alle Dynamo-Modelle durch Cowlings Theorem ausgeschlossen werden. Dieses Theorem wurde von T.G. Cowling [6a] abgeleitet, während er bei Oliver Lodge am Problem der magnetischen Felder von Sonnenflecken arbeitete. Es handelt sich jedoch um ein allgemeines Theorem, das beweist, dass ein achsensymmetrisches Feld durch einen achsensymmetrischen Strom nicht durch eine selbsttragende Dynamo aufrechterhalten werden kann. Barnes hat ein großes Vertrauen in die Fähigkeit von Cowlings Theorem, die Dynamotheorie zu untergraben. In Abschnitt I-F, auf Seite 9, sagt Barnes (ich habe seine Referenzen nicht aufgenommen) ...

"In jedem Fall wurde gezeigt, dass diese Dynamotheorie unzureichend und unhaltbar ist. Sie soll mit hypothetischen Bewegungen von Fluiden im Erdkern zusammenhängen. Allerdings beweisen strenge mathematische Analysen, wie die von T.G. Cowling, dass jede plausible Bewegung von Fluiden im Erdkern die Dynamo nicht erzeugen kann, selbst wenn die hypothetierten Bewegungen tatsächlich existiert hätten."

Und erneut, in Abschnitt III-D, Seiten 44-45, sagt Barnes dies (ich habe erneut seine Fußnoten nicht aufgenommen, die Hervorhebungen stammen aus Barnes' Original):

"Um die Dynamokonzepte zusätzlich zu erschweren, bewies Cowling (1934) , dass es unmöglich ist, dass Flüssigkeitsbewegungen ein Magnetfeld mit axialer Symmetrie erzeugen (wie das Dipolfeld der Erde). Cowlings Theorem ist tatsächlich ein Schlag für die evolutionären Bemühungen, eine Dynamotheorie zu entwickeln. Es eliminiert die Möglichkeit einer einfachen Theorie für ein sich selbst anregendes Dynamo, das das Erdmagnetfeld aufrechterhalten könnte. Dennoch werden vergebliche Bemühungen fortgesetzt, und man findet weiterhin Behauptungen, aber keinen Beweis, für ein Dynamo im Erdkern."
[ ... ]
"Beachten Sie, dass die einzige Möglichkeit, ein Dynamo im Erdkern zu haben, eine Bewegung von Flüssigkeit im Kern der Erde erfordert; dass solche Bewegung keine einfache Rotation oder jede andere symmetrische Bewegung sein kann; und dass alle vorgeschlagenen Bewegungen unangemessen komplexe Bewegungen sind. Bisher gibt es keine physikalischen Beweise, seismischen oder sonstiger Art, die auf eine Bewegung innerhalb des Kerns hindeuten."

Der zweite Abschnitt, von Seite 45, ist zweifellos erstaunlich. Wie könnte es nicht zu konvektiver, turbulenter Bewegung in einer von unten beheizten rotierenden Fluidschale kommen [6b]?

Während Barnes zweifellos mit der Kraft des Cowling-Theorems zufrieden war, ist nicht ersichtlich, dass er seine Hausaufgaben gemacht hat. Cowling selbst sah die Dinge nicht so, und 1957 [7], 16 Jahre vor dem Veröffentlichungsdatum von Barnes' Buch, äußerte sich Cowling wie folgt:

[Der Abstract lautet ... ]
"Eine allgemeine Art mathematischer Argumentation wird beschrieben, die auf alle Fälle anwendbar ist, in denen die dynamoerhaltende Wirkung einer gleichmäßigen Masse durch Bewegung zur Aufrechterhaltung eines stationären Magnetfelds als unmöglich bekannt ist. Es wird dargestellt, dass die Anzahl der allgemeinen Bewegungsarten, auf die diese Art von Argumentation anwendbar ist, streng begrenzt ist. Es wird vorgeschlagen, dass alle Beweise für die Unmöglichkeit der dynamoerhaltenden Wirkung bei allgemeinen Bewegungsarten auf diese Art zurückführbar sein müssen."
[Die abschließenden Sätze lauten ... ]
"Das Argument ist sicherlich nicht vollständig, aber es ist plausibel. Wenn es tatsächlich haltbar ist, würde eine weitere Suche nach einem allgemeinen Theorem über die Unmöglichkeit der dynamoerhaltenden Wirkung als sinnlos erscheinen."

Dies zeigt, dass bereits 1957 bekannt war, dass Cowlings Theorem nicht das allmächtige Anti-Dynamo-Theorem war, das einige, sogar Cowling selbst, annahmen, als das Theorem erstmals vorgestellt wurde. Barnes scheint sich ganz unbewusst von der Forschung zu sein, die in Cowlings Theorem insbesondere in den Jahren vor der Veröffentlichung seines Buches geleistet wurde. Er scheint auch unbewusst von der 1970er Rezension von E.N. Parker [8] über den Ursprung des solaren Magnetfeldes. Diese Rezension, ebenfalls vor Barnes' Buch veröffentlicht, demonstriert die Schwäche von Barnes' Behauptung, dass die Dynamo-Theorie als unzureichend erwiesen wird. Ich werde hier einen etwas längeren, aber angemessenen Absatz aus Seite 9 von Parkers Papier präsentieren (die Hervorhebung stammt von Parkers Original) ...

"Zunächst einmal war die ursprüngliche Herleitung der Dynamo-Gleichungen (Parker 1955b, 1957) heuristisch, basierend auf getrennten formalen Berechnungen der einzelnen Aspekte der Wechselwirkung zwischen den zyklonischen konvektiven Bewegungen und dem toroidalen Feld. Das gesamte Bild, das zu Gleichung 6 führt, wurde dann durch physikalische Argumente zusammengefügt, wie oben dargestellt. Somit repräsentierte die Theorie keinen formalen mathematischen Beweis aus der hydromagnetischen Gleichung 1, dass Fluidbewegungen ein Magnetfeld regenerieren können. Zu dieser Zeit bestand echte Sorge, dass bei der Konstruktion der Dynamo-Gleichungen ein subtiler Aspekt des Problems übersehen wurde und dass regenerative Dynamos nicht möglich seien, d. h. es bestand die Sorge, dass Cowlings Theorem nur ein Spezialfall eines allgemeinen 'Unmöglichkeitstheorems' für homogene Dynamos sei. Natürlich war Cowlings Theorem selbst nicht direkt anwendbar, da aufgrund der einzelnen konvektiven Zellen die Dynamo keine axiale Symmetrie aufwies und sich nicht zeitlich stationär verhielt. Aber die Dynamo besaß axiale Symmetrie und verhielt sich zeitlich stationär, wenn man über die einzelnen konvektiven Zellen mittelte, wie es bei der Konstruktion der rechten Seite von 6 geschehen ist. Es gab keinen Grund, anzunehmen, dass die Dynamo-Gleichungen falsch seien, d. h. gegen Cowlings Theorem verstoßen, aber ein strenger Beweis für die Existenz irgendeiner Art von Dynamo wäre ein wichtiger philosophischer Punkt. Folglich konstruierte Backus (1958) eine idealisierte zweistufige Dynamo, die streng behandelt werden konnte. Er umging die schlechte Konvergenz der formalen Entwicklungen der stationären Dynamo, die in früheren Versuchen formaler Berechnung verwendet wurden, indem er die beiden verschiedenen Fluidbewegungen (entsprechend der nichtuniformen Rotation und den zyklonischen konvektiven Bewegungen) abwechselnd in kurzen Bursts einschaltete, gefolgt von längeren Ruhephasen. Während der Ruhephasen gehen die höheren Moden verloren, sodass nur der niedrigste Modus für das poloidale Feld und für das toroidale Feld übrig bleibt. Auf diese Weise konnte er streng zeigen, dass es Geschwindigkeitsfelder in leitenden Fluiden gibt, die Magnetfelder regenerieren."

Mein Punkt war es zu zeigen, dass lange vor der Veröffentlichung von Barnes' Buch bereits ein ausreichender Wissensbestand in der offenen Literatur verfügbar war, um zu zeigen, dass beide von Barnes' Hauptargumente bis jetzt entweder schwach oder einfach falsch erscheinen. Aber in Wirklichkeit spielt Barnes uns einfach einen Streich. Er weiß, dass Cowlings Theorem nur auf Spezialfälle beschränkt ist, und sagt dies sogar selbst in den Passagen, die ich oben aus den Seiten 44-45 zitiert habe. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet Barnes bereits unter der Annahme, dass der exponentielle Zerfall des magnetischen Moments eine bewiesene Tatsache ist, die nicht mehr zur Diskussion steht. Er nutzt diese Tatsache, um eine schräge Behauptung zu stützen, dass das Erdmagnetfeld daher notwendigerweise durch einen exponentiell zerfallenden Strom erzeugt wird, der in einem kreisförmigen Pfad innerhalb des Erdkerns fließt. Tatsächlich geht er sogar große Mühen, um auf Forschungsergebnisse von Horace Lamb Ende des 19. Jahrhunderts zurückzugreifen, und geht sogar so weit, anzudeuten, dass die Theorie des exponentiellen Zerfalls "Lamb's Theorie" ist. Wenn dieses Modell des exponentiell zerfallenden Stroms gültig wäre, könnte Barnes Cowlings Theorem angemessen heranziehen, da der achsensymmetrische Strom und der reine Dipolanteil zusammen die begrenzte Klasse von Bedingungen erfüllen, in denen Cowlings Theorem die Aufrechterhaltung eines Dynamos verbietet.

Barnes widmet im Buch nur sehr wenig Zeit der eigentlichen Begründung seiner Behauptung, dass das Feld exponentiell zerfällt, oder seiner überraschenden Behauptung, dass geeignete Strömungsbewegungen im Regime des Erdkerns nicht auftreten können. Doch nun können wir erkennen, dass diese Behauptungen tatsächlich zentral für seine gesamte These sind, und ihr Scheitern lässt sein Argument in Trümmern zusammenbrechen. Gute Bühnenmagier führen ihre Tricks sehr schnell direkt vor Ihren Augen aus, und Sie werden sie nicht sehen. Der Rest der Show ist nur das, eine Show, mit vielen farbigen Lichtern und tanzenden Mädchen. Barnes tut dasselbe, führt seine echten Tricks sehr schnell aus und lenkt den Leser mit vielen Seiten überflüssiger Details und Seiten detaillierter Mathematik ab, die ohnehin auf falschen Voraussetzungen basieren. Doch währenddessen hat er bereits seinen Trick ausgeführt.

Der wichtigste Punkt, den man aus diesem Artikel mitnehmen sollte, ist, dass die angebliche empirische Demonstration, dass das Erdmagnetfeld exponentiell abnimmt, falsch ist. Solange dies verstanden wird, erscheinen alle übrigen Argumente von Barnes als auf falschen Prämissen beruhend.

Feldumkehrungen

Barnes verwendet ebenfalls einige Anstrengungen, um die Vorstellung zu widerlegen, dass das Erdmagnetfeld jemals seine Polarität umgekehrt hat. Jacobs' Buch [2] bietet eine gute Übersicht über das Thema, sodass ich nicht auf eine ausführliche Diskussion eingehen werde. Ich werde jedoch darauf hinweisen, dass Barnes hier ebenfalls ein bemerkenswert schwaches Argument konstruiert hat. Die Abschnitte III-E bis III-H, Seiten 46-49, widmen sich einer einseitigen Diskussion des bekannten Phänomens, dass einige Gesteine ihr eigenes Restmagnetismus selbst umkehren können. Nach Barnes' Auffassung reicht dies aus, um die Feldumkehr-"Hypothese" als falsch oder zumindest nicht haltbar zu bezeichnen. Jedoch spricht Barnes zu keinem Zeitpunkt über die tatsächlichen Daten. Er erwähnt nie die ausgedehnten Streifen von gegensätzlich polarisiertem Meeresbodensediment im Atlantik-Ozean, noch die umfangreichen Bohrkerndaten von den Kontinenten, noch die Tatsache, dass all diese Datensätze, von Kontinenten und Meeresböden auf der ganzen Welt, korreliert sind. Dies würde eindeutig nicht passieren, wenn all diese Umkehrungen lokal in ihrer Natur wären, wie bei Gesteinen, die sich selbst umkehren, im Gegensatz zu global in ihrer Natur, wie bei der tatsächlichen Feldumkehr. Barnes' Ignorieren der globalen systematischen Natur der Daten macht seine eingeschränkten Einwände recht schwach. Es gibt einen hervorragenden Übersichtsartikel, der für Nicht-Spezialisten geschrieben wurde, über den aktuellen Stand der Erforschung von geomagnetischen Feldumkehrungen im Lichte neuer Fortschritte in der Dynamotheorie, in der September-Oktober-Ausgabe von 1996 von American Scientist [9]. Schließlich möchte ich auch darauf hinweisen (wie später in diesem Bericht beschrieben), dass der Kreationismus-Forscher D. Russell Humphreys die Realität von Feldumkehrungen akzeptiert hat, obwohl er annimmt, dass sie auf viel kürzeren Zeitskalen stattgefunden haben als es Mainstream-Physiker tun.

Aktueller wissenschaftlicher Stand

Origin and Destiny wurde erstmals vor 23 Jahren veröffentlicht, zu einer Zeit, in der einige von Barnes' Argumenten vielleicht sogar als sinnvoll erschienen sein könnten. Seine Argumente werden heute unverändert wiederholt. Allerdings hat sich der tatsächliche Stand der Dynamotheorie in den dazwischenliegenden Jahrzehnten etwas weiterentwickelt, und es ist wahrscheinlich ratsam, an dieser Stelle den aktuellen Status zu überprüfen. Trotz des kläglichen Scheiterns von Barnes' Argumenten ist es zumindest fair, die Frage zu stellen, ob die Dynamotheorie wirklich eine vernünftige Idee ist, um die Existenz und das Verhalten des Erdmagnetfeldes zu erklären. Soweit ich das beurteilen kann, lautet die Antwort ein uneingeschränktes Ja.

Acht Jahre nach der Veröffentlichung der ersten Ausgabe von Barnes' Buch, im Jahr 1981, folgte Cowling Parkers früheren Rezension mit einer weiteren für die Annual Review of Astronomy and Astrophysics [10]. Zu diesem Zeitpunkt konnte er bereits Folgendes sagen (nur leicht anders in der Darstellung, da mein ASCII-Text mathematische Symbole nicht wiedergeben kann) ...

" Die Aufrechterhaltung des Dynamos wurde für eine breite Palette von stationären Bewegungen nachgewiesen. Childress (1967, 1970) und G.O. Roberts (1970, 1972) stellten fest, dass eine räumlich periodische Bewegung fast immer die Aufrechterhaltung gewährleisten kann. Eine Reihe von Untersuchungen hat sich mit der Aufrechterhaltung des Dynamos in einer Flüssigkeitssphäre beschäftigt, wobei numerische Methoden verwendet wurden, die denen von Bullard & Gellman (1954) in ihrer wegweisenden Arbeit zu Dynamos ähneln. Mehrere Autoren (z. B. Gubbins 1973, Pekeris et al. 1973) fanden heraus, dass der ursprüngliche Bullard-Gellman-Dynamo nicht funktioniert, wie durch einen Zusammenbruch der Konvergenz und der Aufrechterhaltung gezeigt wurde. Gubbins (1973) fand heraus, dass zwar Antidynamo-Theoreme beweisen, dass Bewegungen, die symmetrisch zu einer Achse sind, magnetische Felder mit ähnlicher Symmetrie nicht aufrechterhalten können, sie jedoch Felder mit polaren Komponenten im Verhältnis zu cos(mphi) oder sin(mphi) aufrechterhalten können, wobei phi der polare Winkel ist. Die Vielzahl erfolgreicher Lösungen hat einige Autoren dazu veranlasst, anzunehmen, dass alle Muster stationärer Bewegungen in der Lage sind, Dynamos aufrechtzuerhalten, sofern ein Antidynamo-Theorem dies nicht ausdrücklich verbietet.

Beachten Sie, dass Cowling auf Arbeiten zu antidynamo-Theoremen durch Gubbins (1973) verweist, die zeitgleich mit der Veröffentlichung der ersten Auflage von Barnes sind, und dass die Arbeiten von Childress und G.O. Roberts ebenfalls vor der ersten Auflage von Barnes liegen. Dies, zusammen mit meinen früheren Beobachtungen, verstärkt nur den Schluss, dass Forschung existierte, die ausreichte, um Barnes' Hypothese zu widerlegen, lange bevor das Buch überhaupt veröffentlicht wurde. Zudem erweitert Cowlings Kommentar, dass fast jede stationäre Bewegung ein Dynamo erzeugen wird, Parkers Beobachtung aus dem Jahr 1970, wonach Geschwindigkeitsfelder, die geeignet waren, bereits 1958 von Backus als existent bewiesen worden waren. Cowling geht sodann ausführlich auf die Vor- und Nachteile der Dynamo-Theorie ein; seine Sichtweise, wie auch die von Parker im Jahr 1970, bezog sich auf das solare Magnetfeld. Cowlings Abschnitt „Objections to Dynamo Theory" beginnt ...

"Bisher wurde die Dynamo-Theorie aus der Perspektive eines Gläubigen dargelegt. Es bestehen nur wenige Zweifel an der Anwendbarkeit der Dynamo-Theorie in irgendeiner Form auf das Erdmagnetfeld, sofern nur ein ausreichender Mechanismus gefunden werden kann, um die notwendigen Strömungen zu erzeugen. Eine solare Dynamo ist weniger sicher, aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit des Sonnenmaterials."

Cowling ging dann weiter auf Alternativen ein, im Fall der Sonne hauptsächlich Theorien von Piddington, die turbulente Felder oder eingefrorene Felder umfassen. Aber wie Cowling sagt, war die Dynamo-Erhaltung für das Erdmagnetfeld bereits im Wesentlichen eine vorweggenommene Tatsache.

Der aktuelle Stand wird im Wesentlichen durch die Proceedings des NATO Advanced Study Institutes, das ich im Einleitungsteil erwähnte [3, 4], bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt erweitert. Veröffentlicht 1993 und 1994, handelt es sich hierbei um die neueste oder aktuellste allgemeine Übersicht in Buchform, die ich finden kann (ich schreibe dies im Herbst 1996). Obwohl diese Studie sich im Allgemeinen auf die Dynamotheorie konzentriert, insbesondere wie sie auf die Sonne angewendet wird, gibt es einige interessante Papiere in Bezug auf die Erde, wie etwa „Energy Sources for Planetary Dynamos" von W.V.R. Malkus, Kapitel 5 in [4], und in [3] finden wir „Turbulent Dynamo and the Geomagnetic Secular Variation" (Seiten 229-231) von Pilipenko et al. sowie „On the Role of Rotation of the Internal Core Relative to the Mantle" (Seiten 265-270) von Ruzmaikin. Seitdem wurde durch einige sehr gute seismologische Arbeiten gezeigt, dass der feste innere Kern der Erde tatsächlich nicht mit derselben Achse oder mit derselben Geschwindigkeit rotiert wie die Erde außerhalb des flüssigen Kerns [11a]. Dies verleiht Ruzmaikins „Was-wäre-wenn"-Szenario plötzlich eine gewisse Bedeutung.

Darüber hinaus muss man die Fachzeitschriften konsultieren, um die neuesten Nachrichten über die Details der Dynamotheorie zu erhalten. Die Tage ihrer Jugend sind längst vorbei; dass eine Art Dynamo für das Erdmagnetfeld verantwortlich ist, steht heute nicht mehr in Frage als es 1981, als Cowling dies sagte, der Fall war. Die jüngsten bemerkenswerten Ergebnisse wurden von Gary Glatzmaier vom Los Alamos National Laboratories und Paul H. Roberts von der UCLA erzielt. Sie machten sich die (nun bekannte) Tatsache zunutze, dass der Erdinnere Kern nicht synchron mit dem Rest des Planeten rotiert [11a], und fügten diesen Effekt in ihr detailliertes Modell des Geodynamos ein. Das Ergebnis war eine lange Phase der Stagnation, gefolgt von einer schnellen Polumkehr, während der sich das Feld im Allgemeinen so verhielt, wie es das Erdmagnetfeld während echter Feldumkehrungen tut; die Energie wandert vom Dipolkomponenten in die höherstufigen Komponenten und bildet dann einen Hauptdipol mit umgekehrter Polarität neu. Dieses sehr aktuelle Ergebnis ist ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte der Dynamotheorie und wird in einer Reihe von jüngsten Fachzeitschriftenartikeln beschrieben [11b, 12, 13a]. Insbesondere dieses Ergebnis legt endgültig die von Barnes aufgestellte Behauptung zur Ruhe, dass „keine akzeptable Dynamotheorie, die das Erdmagnetfeld aufrechterhalten oder oszillieren kann, je konzipiert wurde, und es ist auch sehr unwahrscheinlich, dass eine solche entsteht." [III-I, Seite 49]. So viel zu Barnes' kühler Vorhersage.

Hinweise, die im Nachhinein hinzugefügt wurden

Im Gegensatz zu einigen Meinungen stellt die Arbeit von Glatzmaier & Roberts nicht den ersten Zeitpunkt dar, zu dem Geophysiker ein Computermodell-Dynamo in der Lage waren, die Polarität umzukehren. Crossley, Jensen & Jacobs hatten diese Ergebnisse mit realistischen Umkehrungen in ihren Modellen bereits vorhergesehen, die 1986 veröffentlicht wurden [13b]. Doch sie waren nicht in der Lage, ein physikalisch realistisches langfristiges Feldverhalten nachzuahmen. Die Arbeit von Glatzmaier & Roberts war in der Lage, ein lebensfähiges langfristiges Verhalten rund um die Umkehrung nachzubilden, und das ist der wahre Wert ihrer Arbeit. Sie lieferten zudem eine viel detailliertere und aufwendigere Analyse des Umkehrereignisses selbst.

Die Studie von McDonald und Gunst [5] wirft die Frage der kurzfristigen Variabilität des Erdmagnetfeldes auf, auf die ich bei der Vorbereitung dieses Artikels nicht viel Zeit verwendet habe. Ihr Ansatz, der nur den Dipolmoment betrachtet, ist am besten geeignet für die Untersuchung historischer Daten, wo dies wirklich die einzige zuverlässige Messgröße ist. Moderne Studien zur Feldvariabilität gehen das Problem jedoch nicht auf so eine einfache Weise an. Stattdessen werden die zeitliche Variabilität aller Feldkomponenten betrachtet, und für jede werden charakteristische Zeitskalen abgeleitet. Das Erdmagnetfeld ist über kurze Zeiträume sehr variabel, und ein Teil dieser Variation hat einen inneren Ursprung. Beide der grundlegenden Bücher, die ich empfohlen habe [1, 2], behandeln dieses Thema ausführlich. Für einen aktuellen Überblick darüber, wie die kurzfristigen Variationen betrachtet werden, gibt es eine kürzlich erschienene Publikation des U.S. Naval Research Laboratory [30], die sich mit diesem Thema befasst.

Aktueller Kreationismus-Status

Eine zweite Auflage von Barnes' Buch wurde 1983 veröffentlicht [14], und er verfasste eine Antwort [15] an G. Brent Dalrymple [16, 17] im Jahr 1984, doch ich habe seitdem nichts von Barnes zu diesem Thema gefunden. Allerdings hat der nun wohlbekannte und einflussreiche kreationistische Wissenschaftler D. Russell Humphreys die Fahne des Erdmagnetfeldes übernommen.

Inspiriert von Barnes entwickelte Humphreys eine Schöpfungswissenschaftstheorie für den Ursprung des Erdmagnetfeldes [18, 19], und erweiterte diese Theorie anschließend auf die Planeten im Allgemeinen [20]. Er verfolgte dann die Reise der Voyager-Raumsonde bei ihrer Erkundung der äußeren Planeten und begrüßte die Messungen der Voyager-Sonde bezüglich der Magnetfelder der äußeren Planeten als Bestätigung seiner Theorie [21, 22].

Humphreys' Theorie [20] ist typisch für einen Stil, den er seither befolgt, eine Mischung aus Physik und göttlicher Intervention. In diesem Fall postuliert er, dass Gott alles ursprünglich aus Wasser schuf, was ein stark polares Molekül ist. Wenn die Sonne und die Planeten vollständig aus Wasser geschaffen wurden und ein wesentlicher Anteil dieser Wassermoleküle eine parallele Ausrichtung ihrer magnetischen Momente aufweisen, dann wird auch das resultierende Magnetfeld des Mutterkörpers erheblich sein. Doch diese Ausrichtungen werden sich nach der Schaffung rasch zusammenbrechen, und das zusammenbrechende Magnetfeld wird einen elektrischen Strom induzieren, der dem Feldzusammenbruch entgegenwirkt (in der Physik wird dies als Lenz'sches Gesetz bezeichnet). Dies etabliert das Feld und den exponentiell abklingenden Strom. Gott greift dann direkt ein und verwandelt alles in seine gegenwärtigen Bestandteile, wobei die Felder und Ströme intakt bleiben. Das Ergebnis ist ein exponentiell abklingendes Feld- und Stromsystem, das dem von Barnes beschriebenen ähnelt. Wie Humphreys es ausdrückte [20, Seite 141] ...

"Ich kenne keine explizite Schriftstelle, die besagt, dass Gott die himmlischen Körper auf dieselbe Weise schuf, wie er die Erde schuf. Aber es gibt vielleicht einen Hinweis. Das hebräische Wort, das in Genesis 1 als 'Himmel' übersetzt wird, besteht aus zwei anderen hebräischen Wörtern, die 'dort, Wasser' bedeuten. Nehmen wir an, Gott habe die Sonne, den Mond und die Planeten als Wasser erschaffen, das er dann verwandelte."
[Das Wort für 'Himmel', auf das sich Humphreys bezieht, ist 'shamayim', wobei 'sham' 'dort' und 'mayim' 'Wasser' bedeutet, laut Humphreys mit Bezug auf 'A Concise Hebrew and Aramaic Lexicon of the Old Testament, von W.L. Holladay, 1971 - TJJ']

Die Physik von Humphreys' Theorie, wie sie auch immer ist, kann durch eine einzige Gleichung dargestellt werden [20, Seite 142, Gleichung 1]:

M_c = k (m/m_w) _w

wo M_c die magnetische Dipolstärke bei der Schöpfung ist, m die Masse des Planeten, m_w die Masse eines Wassermoleküls, _w das magnetische Moment eines Wassermoleküls und k der Bruchteil (0 bis 1) der Moleküle, die bei der Schöpfung ihre Dipole ausgerichtet haben. Setzen Sie die MKS-Einheiten ein, und numerisch erhalten wir [20, Seite 142, Gleichung 2] (MKS-Einheiten ergeben sich zu Joule/Tesla oder J/T):

Gegeben sei, dass das Dipolmoment heute (M) das Ergebnis eines exponentiellen Zerfalls seit der Schöpfung ist [20, Seite 143, Gleichung 3]:

wo t die Zeit seit der Schöpfung ist und T eine charakteristische Zerfallszeit ist, die vom Kern des Planeten abhängt, wie in [20, Seite 143, Gleichung 4]:

T = ( ₀ × × R² ) / ² Sekunden

wo ₀ die magnetische Permeabilitätskonstante ist (4 × 10⁷ in MKS-Einheiten von Henry pro Meter), die Kernleitfähigkeit, R der Kernradius und der übliche Wert 3,14159... ist. Schließlich können Sie, wenn Sie die Zeit seit der Schöpfung kennen, eine erwartete charakteristische Zerfallszeit berechnen, wie in [20, Seite 143, Gleichung 5]:

Ich habe diese Gleichungen vorgestellt, weil die letzte davon tatsächlich sehr wichtig ist, im Hinblick auf Humphreys' gewählte Methode zur Überprüfung seiner Theorie über das Erdmagnetfeld. Humphreys verwendet eine Barnes-artige exponentielle Anpassung an die Dipol-Daten der Erde und leitet daraus eine charakteristische Zerfallszeit (T) von 2049 +/- 79 Jahren ab. Durch die Festlegung von k = 0,25 leitet er ein M_c für die Erde von 1,41 × 10²⁴ J/T ab. Er setzt dann diesen Wert von M_c, den biblischen Wert von t und den aktuellen Wert von M in die obige Gleichung ein und berechnet einen Wert von T = 2075 Jahren, woraus er den Schluss zieht: „Dieser Wert stimmt mit dem gemessenen Wert in (7) besser als zwei Prozent überein, gut innerhalb des experimentellen Fehlers" [20, Seite 143]. Allerdings ist k ein freier Parameter in der Gleichung für M_c, und somit ist auch M_c ein freier Parameter in der obigen Gleichung für T. Das bedeutet, dass Humphreys aus seiner Theorie keinen Wert für T berechnen konnte, der nicht sehr nahe an seinem „gemessenen" Wert lag, da er immer einen geeigneten willkürlichen Wert für M_c finden kann.

Aus diesem Grund bin ich von Humphreys' Zuversicht in die Fähigkeit seiner Theorie, die magnetischen Dipolmomente für Uranus und Neptun vorherzusagen, bevor die Voyager-Raumsonden sie beobachteten, nicht beeindruckt. Humphreys' Vorhersagen für Uranus [20, Seite 146] und Neptun [20, Seite 147] geben beide an, dass die Dipolstärke "in der Größenordnung von 10²⁴ J/T" liegen sollte. Er verbindet diese Vorhersagen mit seiner Theorie, indem er in beiden Fällen einen Wert für k = 0,25 auswählt, eine Dipolstärke zum Zeitpunkt der Schöpfung berechnet und dann eine charakteristische Zerfallszeit schätzt, ausgehend von einer Kernleitfähigkeit, die der der terrestrischen Planeten ähnelt. Dies führt zur Schätzung von 10²⁴ J/T, aber denken Sie daran, dass die Dipolstärke zur Schöpfung ein völlig freier Parameter ist. Ein Blick auf Humphreys' Tabelle II [20, Seite 147] zeigt, dass der Dipol für Jupiter 1,6 × 10²⁷, für Saturn 4,3 × 10²⁵ und für die Erde 7,9 × 10²² beträgt. Allein aus diesen Werten, ohne Bezug auf irgendeine Theorie, kann man sofort erkennen, dass die Dipolwerte für Uranus und Neptun größer als der der Erde (10²²) und kleiner als der von Saturn (10²⁵) sein müssen, sodass eine Zahl im Bereich von 10²³ bis 10²⁴ ohnehin eine offensichtliche Vermutung ist. Alles, was Humphreys tun muss, ist, eine Dipolstärke zur Schöpfung zu finden, die etwa der von Saturn entspricht, und das Ergebnis wird sehr genau stimmen. Wir kennen nun die Dipolwerte für Uranus [3,7 × 10²⁴ J/T] und Neptun [2,1 × 10²⁴ J/T], die tatsächlich mit Humphreys' Vorhersagen in der Größenordnung übereinstimmen. Aber dies als Bestätigung seiner Theorie zu betrachten, ist nicht sehr lohnend. Tatsächlich ist meine Position, dass Humphreys' Theorie nicht bestätigt werden kann, da sie auf einmal jedes mögliche beobachtete Feld vorhersagt und daher für die Vorhersage von etwas nutzlos ist.

Endlich hat sich die Theorie von Humphreys von der Theorie von Barnes abgegrenzt. Humphreys entschied, dass die Beweise für die Hypothese, das Erdmagnetfeld habe seine Polarität mehrfach umgekehrt, zu überzeugend seien und dass solche Umkehrungen tatsächlich stattgefunden haben müssen. Dabei lehnt Humphreys auch Barnes' Idee ab, dass das Erdmagnetfeld seit der Schöpfung exponentiell abgeklungen sei, und postuliert stattdessen eine komplexere Geschichte des Magnetfeldes, die auf der Prämisse basiert, dass die Feldumkehrungen sehr schnell stattfanden, möglicherweise nur wenige Tage bis wenige Wochen [23, 24]. Humphreys hatte diese Idee bereits postuliert, als er Unterstützung durch eine Arbeit von Coe & Prevot im Jahr 1989 [25] fand, die Hinweise auf eine schnelle Änderung des Winkels des Dipolmoments des Erdmagnetfeldes während der Abkühlzeit eines Lavaflusses zeigten. Coe & Prevot haben seitdem die Beobachtungen und die Theorie weiter ausgebaut [26, 27a] (und ebenso Humphreys [28]), und der Effekt scheint tatsächlich real oder zumindest glaubwürdig zu sein. Humphreys hat diese Ergebnisse als Implikation interpretiert, dass alle Feldumkehrungen sehr schnell sind, was ihm erlaubt, sie alle in das einzelne Jahr der Sintflut nach der Genesis zu konzentrieren. Man muss jedoch bedenken, dass die von Coe & Prevot berichteten Ergebnisse nur wenige von hunderten oder tausenden Beispielen von Feldumkehr-Messungen umfassen. Die überwältigende Mehrheit der bekannten Beispiele würde erfordern, dass die gesamte Umkehrung stattfand, während die Lavaflüsse noch heißer als die Curie-Temperatur waren, oder schlimmer noch, sie widersprechen einer schnellen Umkehrung, indem sie scheinbar Zwischenstufen eines einzelnen Umkehrereignisses aufzeichnen. Schließlich haben andere gezeigt, dass die offensichtlichen schnellen Umkehrungen, die von Coe & Prevot beschrieben werden, durch Prozesse erklärt werden können, die nicht direkt mit denen im Erdkern zusammenhängen [27b], sondern durch magnetische Sturm-Effekte, die während einer Umkehrung an der Erdoberfläche bedeutsam werden können, wenn das Dipolfeld relativ schwach ist.

Humphreys skizzierte seine postulierte Geschichte des Erdmagnetfeldes in [23, 24, 29a]. Er postuliert ein geschaffenes magnetisches Dipolfeld, das exponentiell zerfällt, bis zur Zeit der Sintflut. Zum Beginn der Sintflut stürzt das Dipolmoment rapide ab und oszilliert dann sehr schnell (die schnellen Umkehrungen) während des Jahres der Sintflut. Er zeigt eine Reihe von Schwankungen von etwa 4000 bis 1500 Jahren vor der Gegenwart, wonach das Feld stetig zerfällt. Diese erfundene Szenario hängt stark von der Idee ab, dass alle Feldumkehrungen sehr schnell stattfanden und alle während des Jahres der Sintflut. Dies kann in der Online-Version von Impact #242 [29a], einer Veröffentlichung des ICR, gesehen werden.

Es besteht kaum Zweifel daran, dass Humphreys diese Idee nach wie vor sehr fest vertritt. Er wurde dazu von Carl Wieland in einem Interview von Creation Magazine im Jahr 1993 befragt [29]. Humphreys wiederholte sein Vertrauen in was er als seine erfolgreiche Vorhersage der Magnetfeldstärken aus den Voyager-Beobachtungen bezeichnete, und sprach so, als wäre seine Vorstellung, dass alle Feldumkehrungen innerhalb weniger Tage stattfanden, im Wesentlichen ein bewiesener Fakt. Dieses Interview ist online über die Website der Zeitschrift Creation verfügbar. Ich habe seitdem keine Schriften der Schöpfungswissenschaft zum Erdmagnetfeld gesehen, und ich gehe davon aus, dass die Theorie von Humphreys diejenige ist, die derzeit in der Schöpfungswissenschaftsgemeinde an Bedeutung gewinnt.

Subjektive Beobachtungen und abschließende Bemerkungen

Ich akzeptiere die von Barnes und Humphreys vertretenen Ideen bezüglich der Physik und der Geschichte des Erdmagnetfeldes keinesfalls. Dennoch glaube ich nicht, dass ich entweder von ihnen mit übermäßigem Härte behandelt habe. Barnes, trotz seines beträchtlichen Hintergrunds in der Physik, hat eine schreckliche Arbeit geleistet und dabei zahlreiche offensichtliche und triviale Fehler begangen. Humphreys nimmt Barnes nie zur Rede und geht sogar so weit, ihn überhaupt nicht zu kritisieren. Obwohl Humphreys mit seiner Physik eine deutlich bessere Arbeit leistet als Barnes, ist er auch nicht aus dem intellektuellen Dickicht herausgekommen. Er hat eine starke Tendenz, Ergebnisse überzudeuten und den Grad zu überbetonen, in dem seine Theorien prädiktiver Natur sind oder mit der Realität übereinstimmen. Seine Mischung aus göttlicher Intervention und Physik ist für einen Kreationisten zwar ganz natürlich, aber für einen Nicht-Kreationisten keineswegs akzeptabel. Darüber hinaus ist sie nicht mit einer unvoreingenommenen wissenschaftlichen Untersuchung vereinbar, da sie voraussetzt, welches das Ergebnis sein wird, bevor das Experiment durchgeführt ist. Wie es meine Gewohnheit ist, sind zivilisierte Kritiken, Kommentare und Anfragen immer willkommen, und ich werde mein Bestes tun, um darauf zu reagieren. Für diejenigen unter Ihnen, die von Qualifikationen beeindruckt sind oder sich fragen, ob ich "qualifiziert" bin, um einen solchen Artikel zu schreiben, möchte ich darauf hinweisen, dass ich einen B.S. (1978) und einen M.S. (1985) in Physics von der California State University at Los Angeles habe, sowie eine zehnjährige Erfahrung als Radioastronom, der das magnetosphärische Umfeld der äußeren Planeten untersucht.

Schließlich möchte ich die herausragenden Bemühungen von Brett Vickers anerkennen, der den unermesslichen Schatz des talk.origins-Archivs pflegt, insbesondere da dies alles auf freiwilliger Basis geschieht. Die Recherche für diesen Artikel wurde in der Bibliothek der California State University in Los Angeles, meiner Alma Mater, sowie in den Bibliotheken von Caltech und JPL durchgeführt. Bedenkenkundige Steuerzahler können jedoch feststellen, dass ich die gesamte Arbeit in meiner Freizeit geleistet habe.

Quellenangaben

Hinweis zu den Referenzen: Das Creation Research Society Quarterly ist online über die CRS-Webseite verfügbar, doch die hier zitierten Artikel sind zu alt, um derzeit auf ihrer Website zu finden.

[1] "Das Erdmagnetfeld", von Ronald T. Merrill und Michael W. McElhinney; Academic Press, 1983. ISBN 0-12-491240-0 (Gebunden). ISBN 0-12-491242-7 (Taschenbuch). [Wahrscheinlich seit diesem Zeitpunkt vergriffen. Ich weiß nicht, ob es eine aktualisierte Auflage gibt. Dennoch ein gutes Grundlagenbuch.]

[2] "Reversals of the Earth's Magnetic Field" von J.A. Jacobs; Cambridge University Press, 1994 (2. Auflage). ISBN 0-521-45072-1 (Gebunden). [Umfangreiche Überarbeitung der ersten Auflage von 1984. Das einzige Werk, das sich ausschließlich mit diesem speziellen Bereich befasst.]

[3] "Solar and Planetary Dynamos", edited by M.R.E. Proctor, P.C. Matthews, and A.M. Rucklidge; Cambridge University Press, 1993. ISBN 0-521-45470-0 (Taschenbuch). Proceedings of the NATO Advanced Study Institute "Theory of Solar and Planetary Dynamos", September 20 - October 2, 1992. Isaac Newton Institute, Cambridge University. (Beiträge)

[4] "Vorträge über solare und planetare Dynamos", herausgegeben von M.R.E. Proctor und A.D. Gilbert; Cambridge University Press, 1994. ISBN 0-521-46704-7 (Taschenbuch). ISBN 0-521-46142-1 (Gebunden). Proceedings des NATO Advanced Study Institute "Theorie der solaren und planetaren Dynamos", 20. September bis 2. Oktober 1992. Isaac Newton Institute, Cambridge University. (Einladende Vorträge)

[5] "Eine Analyse des Erdmagnetfeldes von 1835 bis 1965", von Keith L. McDonald & Robert H. Gunst; ESSA Technical Report IER 46-IES1. U.S. Government Printing Office, Juli 1967.

[6a] "Das Magnetfeld von Sonnenflecken" von T.G. Cowling. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 94: 39-48 (1934).

[6b] "Eine thermodynamische Formulierung der Bewegungsgleichungen und der Auftriebsfrequenz für die flüssige äußere Erdkruste" von K. Johnk und B. Svendsen. Continuum Mechanics and Thermodynamics 8(2): 75-101 (1996 Apr).

[7] "Die Dynamo-Erhaltung stabiler Magnetfelder", von T.G. Cowling; Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, 10: 129-136 (1957). [eingegangen Juli 1956].

[8] "Der Ursprung solarer Magnetfelder", von E.N. Parker. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 8: 1-30 (1970).

[9] "Die Umkehrung des Erdmagnetfelds" von Mike Fuller, Carlo J. Laj & Emilio Herrera-Bervera. American Scientist, 84(6): 552-561 (November-Dezember 1996).

[10] "Der aktuelle Stand der Dynamo-Theorie", von T.G. Cowling. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 19: 115-135 (1981).

[11a] "Seismologische Beweise für die differentielle Rotation des inneren Erdkerns" von X.D. Song und P.G. Richards. Nature 382(6588): 221-224 (18. Juli 1996).

[11b] „Eine dreidimensionale selbstkonsistente Computersimulation eines geomagnetischen Feldumkehrs" von G.A. Glatzmaier & P.H. Roberts. Nature, 377(6546): 203-209 (21. September 1995).

[12] „Eine dreidimensionale konvektive Dynamo-Lösung mit rotierendem und endlich leitfähigem innerem Kern und Mantel" von G.A. Glatzmaier & P.H. Roberts. Physics of the Earth and Planetary Interiors 91(1-3): 63-75 (September 1995).

[13a] "Eine Simulation eines anelastischen evolutionären Geodynamo, angetrieben durch kompositionelle und thermische Konvektion" von G.A. Glatzmaier & P.H. Roberts. Physica D 97(1-3): 81-94 (1. Oktober 1996).

[13b] "Stochastische Anregung von Umkehrungen in einfachen Dynamos" von D. Crossley, O. Jensen & J. Jacobs. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 42: 143-153 (1986).

[14] "Ursprung und Schicksal des Erdmagnetfeldes" von Thomas G. Barnes, 2. Auflage, Institute for Creation Research, San Diego, 1983. [Derzeit vergriffen, vom Verlag Master Books].

[15] "Das junge magnetische Alter der Erde: Eine Antwort auf Dalrymple" von Thomas G. Barnes. Creation Research Society Quarterly 21: 109-113 (Dezember 1984).

[16] "Radiometric dating and the age of the earth: a reply to scientific creationism" by G. Brent Dalrymple. Proceedings: Federation of American Societies for Experimental Biology, 42: 3033-3035 (1983).

[17] "Kann das Alter der Erde aus dem Zerfall ihres Magnetfeldes bestimmt werden?" von G. Brent Dalrymple. Journal of Geological Education, 31(2): 124-132 (1983).

[18] "Ist das Erdkern Wasser?" von D. Russell Humphreys. Creation Research Society Quarterly, 15: 141-147 (1978).

[19] "Die Schaffung des Erdmagnetfeldes" von D. Russell Humphreys. Creation Research Society Quarterly, 20: 89-94 (1983).

[20] "Die Entstehung planetarer Magnetfelder" von D. Russell Humphreys. Creation Research Society Quarterly, 21: 140-149 (1984). http://www.creationresearch.org/crsq/articles/21/21_3/21_3.html

[21] "Das Magnetfeld von Uranus" von D. Russell Humphreys. Creation Research Society Quarterly, 23: 115 (1986).

[22] "Gute Nachrichten von Neptun: Die magnetischen Messungen von Voyager 2" von D. Russell Humphreys. Creation Research Society Quarterly, 27: 15-17 (1990).

[23] "Umpolungen des Erdmagnetfeldes während des Genesiss-Überschwemmung" von D. Russell Humphreys. Proceedings of the 1st International Conference on Creationism, Creation Science Fellowship, 2: 113-126, 1986.

[24] "Hat das Erdmagnetfeld jemals umgepolt?" von D. Russell Humphreys. Creation Research Society Quarterly, 25: 130-137 (1988).

[25] "Hinweise auf extrem schnelle Feldvariationen während eines Umkehrvorgangs des Erdmagnetfelds" von R.S. Coe & M. Prevot. Earth and Planetary Science Letters, 92(3-4): 292-298 (1989).

[26] "Neue Belege für eine außerordentlich schnelle Änderung des Erdmagnetfelds während eines Umkehrvorgangs" von R.S. Coe, M. Prevot & P. Camps. Nature, 374(6524): 687-692 (20. April 1995).

[27a] "Die Hypothese der transitorischen geomagnetischen Impulse – Kombination von Paläomagnetischen Daten mit einem Abkühlungsmodell von Lavaflossen" von P. Camps, M. Prevot & S.C. Robert. Comptes Rendus de l'Academie des Sciences, Serie II, 320(9): 801-807 (4. Mai 1995).

[27b] "Core Flow Instabilities and Geomagnetic Storms During Reversals - The Steens Mountain Impulse Field Variations Revisited" von P. Ultreguerard und J. Achache. Earth and Planetary Science Letters v135(1-4): pp91-99 (1995 Okt).

[28] "Neue Belege für schnelle Umkehrungen des Erdmagnetfelds" von D. Russell Humphreys. Creation Research Society Quarterly, 26(4): 132-133 (März 1990). [Humphreys hatte bereits die schnellen Umkehrungen postuliert und berichtet hier der Gemeinschaft der Schöpfungswissenschaften über die 1989er-Publikation von Coe & Prevot. - [25] TJT]

[29] "Schöpfung im Physiklabor – Ein Interview mit D. Russell Humphreys" von Carl Wieland. Creation Magazine, 15(3): 20-23 (Juni-August 1993). http://www.answersingenesis.org/docs/1120.asp

[29a] "Das Erdmagnetfeld ist jung" von Russell Humphreys, Impact #242, ICR, August 1993 http://www.icr.org/index.php?module=articles&action=view&ID=371

[30] "Räumliche und zeitliche Leistungsspektren des Erdmagnetfelds" von M.G. McLeod. Journal of Geophysical Research - Solid Earth v101(B2): 2745-2763 (10. Februar 1996).