Auroren erscheinen in der Nähe der Pole, wenn Material von der Sonne mit dem Erdmagnetfeld interagiert. Cluster hat bestätigt, dass die Wechselwirkungen mit der Erdmagnetosphäre dazu führen, dass Gasströme mit einer Geschwindigkeit von mehr als 300 km / s in die Atmosphäre stürzen und die Lichtshow erzeugen, die wir sehen.
Die Cluster-Mission der ESA hat festgestellt, dass Hochgeschwindigkeitsströme von elektrifiziertem Gas, sogenannte Burst-Bulk-Ströme, im Erdmagnetfeld die Träger entscheidender Mengen an Masse, Energie und magnetischer Störung zur Erde während magnetischer Teilstürme sind. Wenn Teilstürme auftreten, treffen energetische Partikel auf unsere Atmosphäre und lassen Auroren leuchten.
Solche bunten Auroren beleuchten regelmäßig die höheren Breiten der nördlichen und südlichen Hemisphäre. Sie werden hauptsächlich durch energetische Elektronen verursacht, die sich entlang der Erdmagnetfeldlinien drehen und mit atmosphärischen Atomen in etwa 100 Kilometern Höhe kollidieren. Diese Elektronen kommen vom Magnetschwanz, einer Region des Weltraums auf der Nachtseite der Erde, in der der Teilchenwind der Sonne das Erdmagnetfeld in einen langen Schwanz drückt.
In der Mitte des Schwanzes befindet sich eine dichtere Region, die als Plasmasheet bekannt ist. Heftige Veränderungen des Plasmasheets werden als magnetische Teilstürme bezeichnet. Sie dauern bis zu ein paar Stunden und schleudern irgendwie Elektronen und andere geladene Teilchen auf die Erde. Neben der wunderschönen Lichtshow regen Teilstürme auch die Ionosphäre der Erde an und stören den Empfang von GPS-Signalen und die Kommunikation zwischen der Erde und umlaufenden Satelliten.
Ein zentrales Thema bei Teilstürmen war die Bestimmung, wie sie Material nach Erde schleudern. Die sogenannten „Bursty Bulk Flows“ (BBFs), Gasströme, die sich mit einer Geschwindigkeit von über 300 Kilometern pro Sekunde durch das Plasmasheet bewegen, wurden in den 1980er Jahren entdeckt und wurden zu einem Kandidatenmechanismus.
Beobachtungen deuteten darauf hin, dass BBFs relativ klein waren und typischerweise nur 10 Minuten dauerten, was Zweifel aufkommen ließ, ob BBFs eine wichtige Rolle beim Phänomen des magnetischen Teilsturms spielen könnten. Es gab auch Zweifel, ob BBFs für alle Teilstürme stattfanden.
Diese Zweifel werden nun durch eine statistische Untersuchung von BBFs und magnetischen Teilstürmen von Dr. Jinbin Cao, Schlüssellabor für Weltraumwetter, CSSAR, Peking, China, zusammen mit amerikanischen und europäischen Kollegen in Frage gestellt.
Unter Verwendung der Beobachtungen des zentralen Plasmasheets, das von drei Satelliten der Cluster-Mission der ESA zwischen Juli und Oktober 2001 und 2002 gesammelt wurde, fanden Cao und Kollegen 67 Teilstürme und 209 BBFs. Als sie die Beobachtungen nur eines Raumfahrzeugs verwendeten, stellten sie fest, dass 78 Prozent der Teilstürme von mindestens einem BBF begleitet werden. Durch kombinierte Beobachtungen von drei der vier Cluster-Raumschiffe stellten sie jedoch fest, dass 95,5 Prozent der Teilstürme von BBFs begleitet werden. „Zum ersten Mal scheint es möglich, dass alle Teilstürme von BBFs begleitet werden“, sagt Cao.
Ein weiteres wichtiges Ergebnis dieser Arbeit ist, dass die durchschnittliche BBF-Dauer länger ist als bisher angenommen. Einzelne Satellitenbeobachtungen bestätigten frühere Ergebnisse, dass die BBF-Dauer etwa 10 Minuten betrug.
Durch die Kombination der Daten von drei Cluster-Raumfahrzeugen ergeben die Beobachtungen jedoch eine fast doppelt so lange durchschnittliche Dauer: 18 Minuten und 25 Sekunden. Daher wurde festgestellt, dass die von Cluster angebotenen Daten mehrerer Raumfahrzeuge mehr über die magnetische Umgebung der Erde aussagen als Daten, die von einzelnen Raumfahrzeugen gesammelt wurden.
„Diese neuen Ergebnisse der Cluster-Mission zeigen deutlich, dass Mehrpunktbeobachtungen der Schlüssel zum Verständnis des Phänomens des magnetischen Teilsturms sind“, sagt Philippe Escoubet, Cluster- und Doppelstern-Projektwissenschaftler der Europäischen Weltraumorganisation.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Pressemitteilung
