Di, 21. November 2017

Grazer Studie zeigt:

13.09.2016 13:09

Polarlichter fungieren als Energieschlucker

Eine lange ungelöste Frage über die komplexen Wechselwirkungen zwischen Magnetfeld der Erde und jenem der Sonne haben Experten des Grazer Instituts für Weltraumforschung (IWF) geklärt. Sie fanden heraus, dass Plasmajets das bipolare Magnetfeld in der inneren Magnetosphäre zum Schwingen bringen, und dass die farbenprächtigen Polarlichter quasi als Energieschlucker fungieren.

Während eines sogenannten Teilsturms werden im Magnetschweif der Erde enorme Energiemengen freigesetzt, die starke elektrische Ströme und Polarlichter (Aurorae) erzeugen. Aber was reguliert diese Ströme und Polarlichter und lenkt die Energie in die Ionosphäre um? IWF-Forscher Evgeny Panov hat für seine Studie Daten der NASA-Mission THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) ausgewertet und dabei eine interessante Entdeckung gemacht.

Plasmajets lassen das Erdmagnetfeld schwingen
Wenn sich die Spannung magnetischer Feldlinien im Magnetschweif der Erde entlädt, werden schnelle Plasmaströme erzeugt. Für diese Plasmajets wirkt das dipolare Magnetfeld in der Nähe der Erde als Hindernis, an dem der Teilchenstrom abprallt. Da die Grenzlinie jedoch flexibel ist, kommt es zu magnetischen Schwingungen, berichten die Grazer Wissenschaftler im Fachjournal "Nature Physics".

Polarlichter schlucken gesamte Schwingungsenergie
THEMIS-Beobachtungen haben gezeigt, dass oszillierende Magnetfelder elektrische Ströme erzeugen. Diese werden durch Elektronen getragen, die entlang der magnetischen Feldlinien fließen. Die einfallenden Elektronen erzeugen Aurorae. "Wir haben herausgefunden, dass das Abstoppen des Plasmajets Schwingungen des Magnetfeldes hervorruft, die mit Helligkeitsschwankungen des Polarlichts korrelieren. Eine Abschätzung der Energiebudgets zeigt, dass die Polarlichter und die damit verbundenen Ströme die gesamte Schwingungsenergie konsumieren", erläutert Panov.

THEMIS-Programm erforscht Erdmagnetosphäre
Im Rahmen der NASA-Mission THEMIS wurden 2007 fünf Kleinsatelliten gestartet, um in einer genau definierten Konstellation hauptsächlich den Schweif der Erdmagnetosphäre zu erforschen. Das IWF ist an der Erstellung des Missionskonzepts, dem Magnetometerexperiment (entwickelt unter der Federführung der TU Braunschweig) und der wissenschaftlichen Datenauswertung beteiligt.

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