Das Polarlicht in seinen verschiedenartigsten Farben und Formen hat die Menschen schon seit Urzeiten fasziniert. Weniger bekannt ist, dass in der sogenannten Aurora neben den Leuchterscheinungen auch Radiostrahlung entsteht, und die Entstehung beider Phänomene hängt ursächlich miteinander zusammen. Geladene Teilchen (Elektronen, Protonen) kreisen im Magnetfeld der Erde und treffen auf die Stickstoff- und Sauerstoffatome der oberen Atmosphäre und bringen sie zum Leuchten. Das verändert die Energieverteilung dieser Elektronen, und die Rückkehr in die ursprüngliche Gleichgewichtsverteilung bedingt einen Energieverlust in Form von Radiostrahlung. Aufgrund der abschirmenden Wirkung der Ionosphäre kann die Radiostrahlung nicht am Boden, sondern nur von Satelliten mit entsprechenden Empfangsgeräten gemessen werden.
Unser Projekt über die Analyse von Feinstrukturen in der Radiostrahlung der Aurora beschäftigt sich nicht nur mit der polaren Radiostrahlung der Erde, sondern nimmt auch die gleiche Art von Strahlung in der Nähe der Planeten Jupiter und Saturn ins Visier. Dazu werden die Daten der Raumsonden Cluster (vier Satelliten in der Erdmagnetosphäre), Juno (kreist noch bis Mitte 2021 um Jupiter) und Cassini (kreiste für 13 Jahre bis 2017 um den Saturn) einer genauen Analyse unterzogen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf den sogenannten Feinstrukturen, und das sind Signaturen im Spektrum von kurzer Dauer (Millisekunden bis Sekunden). Die Radioquellen reihen sich typischerweise im Abstand von einigen Planetenradien entlang der Magnetfeldlinien aneinander und strahlen im Frequenzbereich von einigen Kilohertz bis einigen Megahertz, und je höher die Frequenz, desto näher liegt die Quelle am Planeten. Einige Male wurden die Radioquellen bei allen drei Planeten von den jeweiligen Raumsonden direkt durchflogen, aber auch von der Ferne kann die Einfallsrichtung der Radiowelle von allen drei Raummissionen mit unterschiedlichen Methoden ermittelt werden. Beispielsweise wird bei den vier Cluster-Satelliten die Methode der Triangulation angewendet, die mit den unterschiedlichen Zeitpunkten arbeitet an denen spektrale Feinstrukturen aufgenommen wurden. Daraus können dann die Position, die Größe und die Geschwindigkeit einer elementaren Strahlungsquelle ermittelt werden, was bisher noch nie experimentell realisiert wurde. Ebenso gibt es bis heute keine umfassende statistische Analyse, die das zeitliche und räumliche Auftreten von Feinstrukturen der Radiostrahlung von Jupiter und Saturn untersucht, basierend auf den großen Datensätzen von Juno und Cassini. Ein Hauptziel des Projekts ist die Klassifikation und der Vergleich von spektralen Feinstrukturen der Radiostrahlung von allen drei Planeten (Erde, Jupiter und Saturn).