Bow shock currents

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So ich dachte ich versuche hier noch ein paar Zeilen über meine Bachelorarbeit zu schreiben und versuche zu erklären was ich eigentlich genau mache. Allerdings muss ich dazu relativ weit ausholen und ich bin mir nicht so ganz sicher wie gut verständlich ich das erklären kann. Ich kann es aber mal versuchen.

Also kurz gesagt schaue ich mir Daten aus der Ionosphäre an um herauszufinden ob dort elektrische Ströme aus der Bugstoßwelle (bow shock) geschlossen werden. So jetzt aber erstmal von vorne, was ist dise Bugstoßwelle?

So dazu erstmal drei wichtige Phänomene:

  1. Die Erde hat ein Magnetfeld, das wusstet ihr vermutlich schon.
  2. Von der Sonne aus gibt es einen konstanten Teilchenfluss, den sogenannten Sonnenwind. Nachdem die Sonne sehr heiß ist, sind das positive geladene Ionen und negativ geladene Elektronen, also Teilchen die elektrisch geladen sind. Ein Gasgemisch aus verschiedenen geladenen Teilchen nennt man Plasma. Der Sonnenwind ist also ein Plasma das sich sehr schnell, mit Überschallgeschwindigkeit, auf die Erde zubewegt.
  3. Bewegt sich ein elektrisch geladenes Teilchen in einem Magnetfeld wirkt eine Kraft darauf, dadurch wird es von seiner ürsprünglichen Richtung abgelenkt.

So wie ihr euch jetzt vielleicht schon denken könnt, wird also der Sonnenwind (geladene Teilchen) mit dem Erdmagnetfeld interagieren und abgelenkt werden. Außerdem ist das Erdmagnetfeld auch etwas verformt. Das ganze nennt sich dann Magnetosphäre und sieht dann in etwa so aus (die Sonne wäre links in dem Bild):

Die Magnetosphäre (Bild: NASA)

Die Bugstoßwelle (Bow Shock) ist eine Schockfront die sich aufgrund der Überschallgeschwindigkeit des Sonnenwinds bildet. Das beruht auf dem gleichen Prinzip wie bei einem Überschallflugzeug wo man einen lauten Knall hört wenn es über einem drüber fliegt. In dieser Schockfront bilden sich elektrische Ströme deren Richtung von der Richtung des interplanetarischen Magnetfelds abhängen (in dem Bild als "interplanetary Magnetic Field Lines" gekennzeichnet; das ist sehr viel schwächer als das der Erde). Die Frage ist jetzt also: Wo gehen die hin?

Eine Vermutung ist, dass die Ströme sich in der Ionosphäre der Erde schließt. Die Ionosphäre ist der obere Teil der Atmosphäre wo die Teilchen der Atmosphäre aufgrund von Strahlung ionisiert (elektisch geladen) wurden. Um das nach zu weisen werde ich mir Daten von Raumsonden in der Ionosphäre (genauer AMPERE Daten, die werden aus der Iridium satellite constellation berechent) anschauen. Wenn man die Daten etwas hübsch aufbereitet kann das so aussehen. Insbesondere das rechte Bild ist interessant, das sind die aufbereiteten Daten, links sind die Messungen der Raumsonden und deren Pfad eingezeichnet.

AMPERE Daten vom 3.1.2010. Der rechte Bild zeigt Ströme in der Ionosphäre über dem Nordpol. Rot bedeutet da fließt ein Strom nach oben und blau bedeutet er fließt nach unten also in Richtung Erde (Bild: http://ampere.jhuapl.edu/products/plots/).

Da fließen Ströme, also ist doch alles klar, oder? So einfach ist es leider nicht, die ringartige Struktur im rechten Bild ist nämlich von einem anderen Strom und die ist manchmal besser und manchmal schlechter zu sehen und außerdem noch variabel in der Größe. Die muss man also erstmal abziehen und dann schauen ob noch was übrig bleibt.

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