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Irdische Magnetosphäre: Manchmal hat das Erdmagnetfeld drei Strahlungsgürtel

Schema der Strukturen des Erdmagnetfelds

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

Ende August 2012 starteten die beiden "Van Allen Probes" zur Untersuchung der Struktur des Erdmagnetfelds und der in ihm enthaltenen geladenen Partikel. 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 das "Relativistic Electron-Proton Telescope" REPT lieferte, das die Energien und Verteilungen energiereicher Elektronen bestimmt, zeigten nun drei deutlich ausgeprägte Strahlungsgürtel um die Erde. Da aber beide Satelliten, welche die Erde auf elliptischen Bahnen zwischen 1350 und 32 000 Kilometer umrunden, die gleichen Werte zeigten, war schnell klar, dass es sich um echte Messwerte handeln musste.

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, die zu weiteren Strahlungsgürteln führen, auftreten. Nun warten die an den Van Allen Probes beteiligten Forscher auf weitere Überraschungen.

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  • Quellen
Originalarbeit: Baker, D. N.; Sciencexpress, DOI: 10.1126/science.1233518, 2013

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