18.11.2019

DAS LIED DER ERDMAGNETOSPHÄRE

Europäische Satelliten zeichneten die Melodie auf, die die Erde singt, wenn sie von einem Sonnensturm getroffen wird. ÖAW-Weltraumforscher/innen berichten darüber in einer aktuellen Studie im Fachjournal "Geophysical Research Letters".

© Universität Helsinki

Die vier Satelliten der europäischen Weltraummission Cluster konnten seit ihrer Ankunft im All im Jahr 2000 bereits unterschiedlichste wichtige Messungen zur magnetischen Umgebung der Erde und zum Interaktion mit dem Sonnenwind machen. Eine besonders ungewöhnliche Aufzeichnung ist ihnen jetzt gelungen: Sie zeichneten das "Lied der Magnetosphäre" auf, wie Weltraumforscher/innen der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) gemeinsam mit Kolleg/innen der Universität Helsinki im Fachjournal "Geophysical Research Letters" schildern. 

Während eines Sonnensturms, einem konstanten Strom geladener Teilchen, der von der Sonne in den Weltraum geblasen wird, werden weit komplexere magnetische Wellen freigesetzt, als bisher angenommen wurde. So konnte mit Messungen gezeigt werden, dass Sonnenstürme den sogenannten „Foreshock“, eine Region im erdnahen Weltraum, sehr stark verändern. “Durch unterschiedliche Analysetechniken konnten wir die dreidimensionale Ausbreitung der Wellen beobachten”, erläutert O.W. Roberts, ÖAW-Weltraumforscher und Co-Autor der Studie, die unter der Leitung der Universität Helsinki entstand. Aus dem Zeitpunkt, an dem die einzelnen Wellen in den vier Magnetometerdaten der vier Satelliten erschienen, ließ sich ihre Bewegungsrichtung ableiten.

Als das Team die Frequenz der magnetischen Wellen in Audiosignale umwandelte, erklang eine einzigartige Melodie, die eher an einen Science-Fiction-Film als an ein natürliches Phänomen erinnert. Bei ruhigem Weltraumwetter klingen die Töne tiefer und weniger komplex, wobei eine Frequenz dominiert. Wenn jedoch ein Sonnensturm die Erde trifft, wird die Frequenz der Welle – abhängig von der Stärke des Magnetfeldes im Sturm – annähernd verdoppelt. Dieser Prozess hat Einfluss darauf, wie sich der Sonnensturm in Richtung Erdoberfläche ausbreitet. Durch die außergewöhnliche Entdeckung weiß man, dass die Energie der Foreshock-Wellen nicht zurück in den Weltraum fließen kann, weil die Wellen von den einströmenden Sonnenwindteilchen in Richtung Erde gedrückt werden. „Es ist großartig, dass Cluster auch noch 20 Jahre nach dem Start neue Erkenntnisse liefert”, sagt IWF-Direktor Baumjohann.

Das Grazer Institut für Weltraumforschung der ÖAW war maßgeblich für den Erfolg der Mission verantwortlich und entwickelte auch Teile der Magnetfeldmessgeräte, die für diese Studie verwendet wurden

 

Auf einen Blick

Publikation
L. Turc, O.W. Roberts, et al.. First observations of the disruption of the Earth's foreshock wave field during magnetic clouds, Geophysical Research Letters 2019. 
DOI: 10.1038/s41467-018-08134-5
 

Institut für Weltraumforschung der ÖAW