Gauß (Einheit)

Bedeutung und Definition

Gauß (auch Gauss; Einheitenzeichen Gs oder G) ist eine Einheit der magnetischen Flussdichte. Sie gehört zum elektromagnetischen CGS-System und zum Gaußschen Einheitensystem und ist nach Carl Friedrich Gauß benannt. Die magnetische Flussdichte beschreibt eine magnetische Größe, für die im Gaußschen Einheitensystem die Einheit Gauß verwendet wird.

Im elektromagnetischen CGS-System gilt: 1 Gs = 1 √g/(√cm · s) = 1 g¹ᐟ² cm⁻¹ᐟ² s⁻¹.

Die Dimension des Gauß ist M¹ᐟ² L⁻¹ᐟ² T⁻¹. In Deutschland ist Gauß seit 1970 keine gesetzliche Einheit im Messwesen. Besonders in der Astrophysik wird die Einheit jedoch weiterhin verwendet.

Umrechnung in andere Einheiten

Die gesetzliche Einheit der magnetischen Flussdichte in der Europäischen Union und in der Schweiz ist Tesla (T), eine SI-Einheit. Die Umrechnung lautet:

1 Gs ≙ 0,1 mT = 100 µT = 10⁻⁴ T.

Umgekehrt gilt: 10⁴ Gs = 10.000 Gs ≙ 1 T.

Das Zeichen ≙ („entspricht“) weist darauf hin, dass Gauß und Tesla zu unterschiedlichen Größensystemen gehören. Es handelt sich daher nicht um zwei Einheiten desselben Einheitensystems, auch wenn beide dieselbe physikalische Größe, die magnetische Flussdichte, angeben.

Parallel zum Gauß existierte die Einheit Gamma (γ). Für sie gilt:

1 γ = 10⁻⁵ Gs ≙ 10⁻⁹ T.

Daraus folgt: 10⁵ γ = 100.000 γ = 1 Gs.

Im elektrostatischen CGS-Einheitensystem (esE) entspricht die Einheit Stattesla (statT) der magnetischen Flussdichte. Sie fand allerdings kaum Verwendung. Die Umrechnung lautet:

1 statT ≙ {c} · 1 Gs,

wobei {c} ≈ 3 · 10¹⁰ der Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit in cm/s ist.

Abgrenzung zum Oersted

Gauß wird häufig mit Oersted verwechselt. Oersted ist die Gaußsche CGS-Einheit der magnetischen Feldstärke H, während Gauß die Einheit der magnetischen Flussdichte ist.

In dem Gaußschen Einheitensystem und in elektromagnetischen CGS-Systemen besitzen magnetische Flussdichte und magnetische Feldstärke dieselbe Dimension. Deshalb lassen sich beide Einheiten formal als g¹ᐟ² cm⁻¹ᐟ² s⁻¹ darstellen. Im SI gilt diese formale Gleichheit nicht: Dort unterscheiden sich magnetische Flussdichte und magnetische Feldstärke stets um die magnetische Permeabilität μ beziehungsweise um die magnetische Feldkonstante μ₀ als Proportionalitätsfaktor.

Entstehung der Einheitenbezeichnung

Der Name „Gauß“ für die elektromagnetische CGS-Einheit der magnetischen Feldstärke wurde 1900 auf dem 5. Internationalen Elektrizitätskongress in Paris festgelegt. Wegen eines Missverständnisses gingen die amerikanischen Delegierten jedoch davon aus, dass „Gauß“ als Bezeichnung für die elektromagnetische CGS-Einheit der magnetischen Flussdichte vereinbart worden sei. Diese Mehrdeutigkeit wurde 1930 auf der IEC-Tagung in Stockholm und Oslo zugunsten der amerikanischen Auffassung geklärt.

1933 legte die IEC auf einer Sitzung in Paris fest, dass 1 cm⁻¹ᐟ² g¹ᐟ² s⁻¹ als elektromagnetische CGS-Einheit der magnetischen Feldstärke „Oersted“ heißen soll. Damit wurde die Bezeichnung Oersted der Feldstärke zugeordnet, während Gauß als Einheit der magnetischen Flussdichte verwendet wurde.

Das Einheitenzeichen „Gs“ für Gauß legte die IEC 1935 auf einer Konferenz in Scheveningen fest.