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Magnetosphäre: Der dritte Strahlungsgürtel der Erde

Schema der Strukturen des ErdmagnetfeldsLaden...

Schon mit dem Start der ersten US-amerikanischen Satelliten im Jahr 1958 wurden die beiden Strahlungsgürtel der Erde aus geladenen Partikeln in unserem Magnetfeld entdeckt. Jahrzehntelang gingen die Physiker davon aus, dass die Größe, Lage und Intensität dieser Strahlungsgürtel in Abhängigkeit vom Sonnenwind zwar sehr variabel sind, aber die grundlegende Struktur gleich bleibt. Nun wurden sie eines Besseren belehrt: Gelegentlich kann die Erde auch von deren drei umgeben sein.

Schema der Strukturen des ErdmagnetfeldsLaden...
Die Struktur des Erdmagnetfelds | Im Normalfall weist das Erdmagnetfeld zwei Strahlungsgürtel aus geladenen Partikeln auf, die unseren Planeten umgeben. Sie werden hier als "Outer Belt" und "Inner Belt" beschrieben, dazwischen befindet sich eine Lücke (Slot). Im September 2012 war die Erde für rund vier Wochen von drei Strahlungsgürteln umgeben.

Ende August 2012 starteten zwei "Van Allen Probes", umd die Struktur des Erdmagnetfelds und der in ihm enthaltenen geladenen Partikel zu untersuchen. Schon zwei Tage nach dem Abheben wurden die wichtigsten Messinstrumente eingeschaltet, die zunächst die erwartete Struktur mit zwei Strahlungsgürteln nachwiesen. Aber ab dem 4. September schickten die beiden Sonden Messwerte zurück, welche die beteiligten Forscher um Dan N. Baker an der University of Colorado in Boulder zunächst an einen Defekt glauben ließen. Die Daten, die ihr Teleskop zur Bestimmung der Energien und Verteilungen energiereicher Elektronen lieferte, zeigten nun drei deutlich ausgeprägte Strahlungsgürtel um die Erde.

Der äußere Strahlungsgürtel der Erde wird stark vom Sonnenwind, einem von der Sonne ausgehenden Strom geladener Partikel beeinflusst. Dessen Intensität ist starken Schwankungen unterworfen. Anfang September traf eine starke Stoßfront des Sonnenwinds auf das Erdmagnetfeld und drückte den äußeren Strahlungsgürtel zusammen. Dabei bildete sich eine kompakte Zone mit hoher Elektronendichte am Ort des bisherigen äußeren Gürtels aus, während zeitgleich weiter außen ein dritter Gürtel mit geringerer Elektronendichte entstand. Zur Überraschung der Forscher hielt sich diese Drei-Gürtel-Struktur über rund vier Wochen, bis sie schließlich Anfang Oktober durch eine weitere Stoßwelle des Sonnenwinds innerhalb von Stunden hinweggefegt wurde. Seitdem zeigt das irdische Magnetfeld wieder seine übliche Struktur. Bislang ist nicht bekannt, wie häufig solche Ereignisse auftreten, die zu weiteren Strahlungsgürteln führen.

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  • Quellen
Science 10.1126/science.1233518, 2013

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