News: Gelichter-Ritzen im Schutzschild
Trifft der geladene Teilchenstrom des Sonnenwindes auf die Magnetosphäre der Erde, so lenkt ihn diese am Planeten vorbei. Meist jedenfalls, denn ab und zu öffnet der Sturm auch ein paar Ionen-Schlupflöcher - auf unbestimmte Zeit.
Nicht selten schließt Perfektion Schönheit aus – auch und gerade in der Natur. Himmelsbeobachter etwa werden dies gerne bestätigen: Niemand hätte je Poetisches über das Leuchten der Nordlichter berichten können, würde nicht der leicht fehlerhafte Magnetosphären-Schutzschirm unserer Erde hier und da ein paar Risse offenbaren.
Erst durch diese Lücken tröpfeln jene geladenen Teilchen des Sonnenwinds, welche die oberen Atmosphärenschichten des hohen Nordens und Südens polarlichtern lassen. Magnetische Rekonnexion, in wissenschaftlicher Perfektion ausgedrückt, ist dabei zunächst verantwortlich für die Lücken der Magnetosphäre: ein Prozess, bei dem sich entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder vereinigen und auslöschen. Noch weit außerhalb der Erdatmosphäre in etwa 400 000 Kilometern Entfernung geschieht dies etwa, wenn die von den geladenen Sonnenwindteilchen gebildeten Felder und jene der Erd-Magnetosphäre aufeinander treffen: Risse im irdischen Magnetpanzer entstehen, ionisiertes Sonnenwindplasma dringt hindurch und folgt nahen Magnetfeldlinien in Polnähe bis hinunter zur Ionosphäre. Dort entlädt sich die Sonnenwindenergie in farbenprächtigem Gelichter sowie in kurzwelligen, für die Augen menschlicher Himmelsbeobachter unsichtbaren UV-Strahlungsgewittern.
Magnetische Rekonnexion in der Magnetosphäre schön und gut – unverstanden blieb allerdings bislang, wie schnell sich die sonnenwindbedingt bei Magnetfeldkollisionen bildenden Risse wieder schließen – schon nach sehr kurzer Zeit, etwa wenigen Minuten, wie einige Wissenschaftler postulierten? Warum aber leuchten Nordlichter und UV-Entladungen in der Ionosphäre dann über so viel längere Zeiträume?
Im März 2002 etwa tobte ein UV-Polarlicht mehr als neun Stunden lang über den kargen Küstenlinien Sibiriens – genauestens beobachtet von dem NASA-Satelliten IMAGE, der vor gut drei Jahren zur Observation von Polarlichtern und UV-Ereignissen in der Ionosphäre gestartet war. Sonnenwindteilchen könnten wohl kaum derart lange auf die Ionosphäre prasseln, wenn ihnen nicht ebenso lange ein Schirmriss der Magnetosphäre ständigen Durchlass vom Weltall zur Erdatmosphäre gewähren würde, meinten Tai Phan und Harald Frey von der University of California in Berkeley. Sie nutzten daher eine glückliche Gelegenheit, zeitgleich mit den IMAGE-Observationen auch die weit über dem Ionosphären-Phänomen liegende Magnetosphäre auf aktuelle Schwachstellen scannen zu können – mit den vier europäischen Cluster-Satelliten, die im Jahr 2000 zur dreidimensionalen Vermessung des Erdmagnetfeldes in eine Umlaufbahn gebracht worden waren.
Eine durchaus erfolgreiche amerikanisch-europäische Sondenkooperation, wie sich zeigte: Über den gesamten Zeitraum, in dem IMAGE das UV-Polarlicht überwachte, detektierten die Cluster-Satelliten in ihrer weit erdferneren Bahn Schauer von geladenen Sonnenwindteilchen innerhalb der Magnetosphäre – was ohne einen langzeitig offen stehenden Riss im lokalen Magnetschutzschild nicht möglich ist, erklärt Phan: "Der UV-Fleck in der Ionosphäre bildet so etwas wie den Fußabdruck des darüber liegenden Magnetosphären-Risses."
Magnetfeldrisse in der Magnetosphäre schließen sich also viel langsamer als oft vermutet – ein Erkenntnisgewinn, der, so hoffen die Forscher, vielleicht dazu beiträgt, die Auswirkungen des Solarwindes besser einschätzen zu können. Schließlich löst kräftiges Sonnenwindgeprassel nach erfolgreichem Durchdringen des löchrigen Magnet-Schutzschirms für ein paar unangenehme technische Nebenwirkungen – Probleme der Satellitenkommunikation, im Radiowellenempfang und der Elektrizitätsversorgung etwa. Stromausfälle sollen allerdings auch ohne Sonnenwindeinfall schon vorgekommen sein. Eigentlich der unerfreulichste Fall, dann besteht nicht einmal die Aussicht auf tröstende Polarlichtausblicke im Dunkel der Nacht.
Erst durch diese Lücken tröpfeln jene geladenen Teilchen des Sonnenwinds, welche die oberen Atmosphärenschichten des hohen Nordens und Südens polarlichtern lassen. Magnetische Rekonnexion, in wissenschaftlicher Perfektion ausgedrückt, ist dabei zunächst verantwortlich für die Lücken der Magnetosphäre: ein Prozess, bei dem sich entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder vereinigen und auslöschen. Noch weit außerhalb der Erdatmosphäre in etwa 400 000 Kilometern Entfernung geschieht dies etwa, wenn die von den geladenen Sonnenwindteilchen gebildeten Felder und jene der Erd-Magnetosphäre aufeinander treffen: Risse im irdischen Magnetpanzer entstehen, ionisiertes Sonnenwindplasma dringt hindurch und folgt nahen Magnetfeldlinien in Polnähe bis hinunter zur Ionosphäre. Dort entlädt sich die Sonnenwindenergie in farbenprächtigem Gelichter sowie in kurzwelligen, für die Augen menschlicher Himmelsbeobachter unsichtbaren UV-Strahlungsgewittern.
Magnetische Rekonnexion in der Magnetosphäre schön und gut – unverstanden blieb allerdings bislang, wie schnell sich die sonnenwindbedingt bei Magnetfeldkollisionen bildenden Risse wieder schließen – schon nach sehr kurzer Zeit, etwa wenigen Minuten, wie einige Wissenschaftler postulierten? Warum aber leuchten Nordlichter und UV-Entladungen in der Ionosphäre dann über so viel längere Zeiträume?
Im März 2002 etwa tobte ein UV-Polarlicht mehr als neun Stunden lang über den kargen Küstenlinien Sibiriens – genauestens beobachtet von dem NASA-Satelliten IMAGE, der vor gut drei Jahren zur Observation von Polarlichtern und UV-Ereignissen in der Ionosphäre gestartet war. Sonnenwindteilchen könnten wohl kaum derart lange auf die Ionosphäre prasseln, wenn ihnen nicht ebenso lange ein Schirmriss der Magnetosphäre ständigen Durchlass vom Weltall zur Erdatmosphäre gewähren würde, meinten Tai Phan und Harald Frey von der University of California in Berkeley. Sie nutzten daher eine glückliche Gelegenheit, zeitgleich mit den IMAGE-Observationen auch die weit über dem Ionosphären-Phänomen liegende Magnetosphäre auf aktuelle Schwachstellen scannen zu können – mit den vier europäischen Cluster-Satelliten, die im Jahr 2000 zur dreidimensionalen Vermessung des Erdmagnetfeldes in eine Umlaufbahn gebracht worden waren.
Eine durchaus erfolgreiche amerikanisch-europäische Sondenkooperation, wie sich zeigte: Über den gesamten Zeitraum, in dem IMAGE das UV-Polarlicht überwachte, detektierten die Cluster-Satelliten in ihrer weit erdferneren Bahn Schauer von geladenen Sonnenwindteilchen innerhalb der Magnetosphäre – was ohne einen langzeitig offen stehenden Riss im lokalen Magnetschutzschild nicht möglich ist, erklärt Phan: "Der UV-Fleck in der Ionosphäre bildet so etwas wie den Fußabdruck des darüber liegenden Magnetosphären-Risses."
Magnetfeldrisse in der Magnetosphäre schließen sich also viel langsamer als oft vermutet – ein Erkenntnisgewinn, der, so hoffen die Forscher, vielleicht dazu beiträgt, die Auswirkungen des Solarwindes besser einschätzen zu können. Schließlich löst kräftiges Sonnenwindgeprassel nach erfolgreichem Durchdringen des löchrigen Magnet-Schutzschirms für ein paar unangenehme technische Nebenwirkungen – Probleme der Satellitenkommunikation, im Radiowellenempfang und der Elektrizitätsversorgung etwa. Stromausfälle sollen allerdings auch ohne Sonnenwindeinfall schon vorgekommen sein. Eigentlich der unerfreulichste Fall, dann besteht nicht einmal die Aussicht auf tröstende Polarlichtausblicke im Dunkel der Nacht.
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