Wie der Sonnenwind den Schutzschild der Erde durcheinander wirbelt - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Astronomie+Physik

Wie der Sonnenwind den Schutzschild der Erde durcheinander wirbelt

kaulquappe.jpg
Die Magnetosphäre der Erde wird durch die kaulquappenförmige Magnetopause begrenzt. Der Sonnenwind trifft auf der sonnenzugewandten Seite in einer Höhe von 60.000 bis 100.000 Kilometern auf das Magnetfeld der Erde und wird größtenteils um die "Kaulquappe" herumgelenkt. Nur über den Polen ? wo die Magnetopause eingeschnürt ist ? können Teilchen und Energie des Sonnenwindes in die Erdatmosphäre eindringen. (Bildquelle: ESA)
Über den Polen kann das Magnetfeld der Erde das Eindringen des Sonnenwindes nicht verhindern. Hier gelangen elektrisch geladene Teilchen in die Erdatmosphäre und werden als Polarlichter sichtbar. Doch auch Energie vom Magnetfeld der Sonne kann mit dem Sonnenwind den Schutzschild des Erdmagnetfeldes durchdringen und unter anderem Energieversorgungsnetze auf der Erde lahm legen. Die aus vier Satelliten bestehende Cluster-Flotte der europäischen Weltraumbehörde ESA hat jetzt erstmals magnetische Turbulenzen einer Größe von weniger als 100 Kilometern beobachtet, die über den Polen in die Erdmagnetosphäre eindringen. Wirbel mit einem Durchmesser von 40.000 Kilometern waren von den Cluster-Satelliten bereits früher entdeckt worden.

Erdmagnetosphäre heißt der Bereich, der ? jedenfalls im Großen und Ganzen ? durch das Magnetfeld der Erde vor dem Sonnenwind geschützt wird. Der Sonnenwind besteht aus geladenen Teilchen, hauptsächlich Protonen und Elektronen, die mit etwa 400 Kilometern pro Sekunde auf das Magnetfeld der Erde treffen. Auf der sonnenzugewandten Seite der Erde bildet sich dabei in einer Höhe von 60.000 bis 100.000 Kilometern eine Schockwelle, innerhalb derer der Sonnenwind von mehr als zehnfacher Schallgeschwindigkeit auf Unterschallgeschwindigkeit abgebremst wird.

Darunter liegt die Magnetopause, die Grenzschicht, die der Sonnenwind nicht überqueren kann. Die Magnetopause hat eine kaulquappenartige Form: Auf der sonnenzugewandten Erdseite ist sie halbkugelförmig und auf der sonnenabgewandten Seite erstreckt sich ihr „Schwanz“ Millionen von Kilometern weit in den Weltraum.

Damit die vier baugleichen Satelliten der Cluster-Flotte die räumliche Ausdehnung von Magnetfeldern beobachten können, bewegen sie sich im Formationsflug um die Erde. Die vier Satelliten bilden die Form eines Tetraeders, also einer Dreieckspyramide: Jeder Satellit ist von den drei anderen in der Regel 500 Kilometer weit entfernt. Doch im Frühjahr 2002 wurde der gegenseitige Abstand zur Vermessung kleinerer Strukturen auf 100 Kilometer reduziert.

Die damals erhobenen Daten wurden jetzt von Padma Shukla von der Universität Bochum gemeinsam mit französischen und schwedischen Kollegen ausgewertet. Die Daten passten zu den theoretischen Berechnungen der Forscher.

Anzeige

Die vier Satelliten der Cluster-II-Flotte wurden paarweise am 16. Juli und am 9. August 2000 mit zwei Sojusraketen vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur aus ins All befördert. Sie befinden sich in einer elliptischen Bahn mit einem erdnächsten Abstand von 19.000 Kilometern und einem erdfernsten Abstand von 119.000 Kilometern. Die vier Cluster-I-Satelliten hatten es nicht bis in die Erdumlaufbahn geschafft. Sie wurden am 4. Juni 1996 beim gescheiterten Jungfernflug der europäischen Ariane-5-Rakete zerstört.

David Sundkvist et. al.: Nature, Band 436, S. 825

Axel Tillemans
Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Dossiers

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Zahn|stan|ge  〈f. 19〉 eingekerbte Stange, in die ein Zahnrad eingreift

op|to|elek|tro|nisch  auch:  op|to|elekt|ro|nisch  〈Adj.; El.〉 die Optoelektronik betreffend, zu ihr gehörig ... mehr

Haupt|schluss  〈m. 1u; El.〉 = Reihenschaltung

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige