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Astronomie+Physik Erde+Klima

Sonnenwind macht viel Wirbel

Die vier Satelliten der Esa-Mission Cluster haben womöglich ein 17 Jahre altes Rätsel gelöst: Die Satelliten beobachteten riesige Gaswirbel mit einem Durchmesser von 40.000 Kilometern in der Magnetosphäre der Erde, durch die geladene Teilchen aus dem Sonnenwind den Schutzschild der Erde überwinden können.

Das Erdmagnetfeld hält den größten Teil der energiereichen Teilchen aus dem Sonnenwind von der Erde fern. Besonders dann, wenn das Magnetfeld der Erde und die Sonne in die gleiche Richtung weisen, sollte dieser Schutzschild nahezu undurchdringlich sein. Satellitenmessungen hatten allerdings bereits 1987 gezeigt, dass sich mehr geladene Teilchen in einer Grenzschicht der Magnetosphäre sammeln, wenn die beiden Felder parallel liegen, als wenn sie entgegengesetzt gerichtet sind. Warum das so ist, war für die Forscher bislang rätselhaft. Cluster-Satelliten beobachteten jetzt erstmals, dass gewaltige Strudel an den Stellen entstehen, an denen der Sonnenwind seitlich an der Erde vorbei streicht ? also an der Tag-Nacht-Grenze.

Solche Verwirbelungen, so genannte Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten, sind typisch für zwei Strömungen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten nebeneinander her laufen. Die Wellen im Meer, die vom Wind erzeugt werden, sind ein typisches Beispiel. Wenn sich die Wellen zu Wirbeln verstärken, werden sie „Kelvins Katzenauge“ genannt. Die vier Cluster Satelliten registrierten nun genau solche Dichtevariationen in dem ionisierten Gas der Magnetosphäre, wie sie für ein solches „Katzenauge“ zu erwarten sind.

Ob durch die gewaltigen Strudel tatsächlich große Mengen von Teilchen aus dem Sonnenwind in die Erd-Magnetosphäre gesaugt werden, ist allerdings noch nicht klar. Vieles spreche dafür, heißt es in einer Erklärung der Esa, allerdings hätten die Satelliten keinen genauen physikalischen Mechanismus für den Teilchentransport beobachten können. Es sei außerdem unbekannt, ob die Magnetosphäre noch durch andere Prozesse aufgefüllt werde.

Ute Kehse
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