Hin und wieder löst sich ein plötzlicher Energieimpuls in der Erdmagnetosphäre. Was ist ein geomagnetischer Teilsturm und was macht er?
Obwohl wir sie seit Jahren kennen, war der genaue Prozess hinter einem geomagnetischen Teilsturm ein Rätsel ... einer, der mit Daten von Missionen wie dem Cluster-Raumschiff der ESA gelöst wird. Die Erde wird ständig in einfallende Schichten von Elektronen und Protonen gebadet - das Produkt einer aktiven Sonne. Diese hochenergetischen Partikel sind einfach ein Teil der Sonnenwinde, die aus koronalen Löchern strömen, und sogar der starken Explosionen von Ereignissen wie koronalen Massenauswürfen. Zum größten Teil sind wir von der Magnetosphäre abgeschirmt - aber manchmal entweicht ein kleines Stückchen und sammelt sich im Magnetschwanz - gespeichert wie eine Batterieladung. Irgendwann wird es freigegeben ... und wenn doch, ordnet es unsere Magnetfeldlinien neu an. Die Energie leitet sich dann entlang dieser Linien wie ein Filament in einer Glühbirne. Wann haben die Watt den Lüfter getroffen? Wow ... wir haben polare Aurora!
Es ist kein neues Konzept, aber es gab nie ein klares Verständnis dafür, woher diese geomagnetischen Stürme stammen. Kommen sie von einer plötzlichen Unterbrechung des elektrischen Stroms etwa 64 000 km vom Planeten entfernt? Oder werden sie durch einen Prozess namens magnetische Wiederverbindung erzeugt, der viel weiter unten im Magnetschwanz in einer Entfernung von etwa 125 000 - 200 000 km stattfindet? Wenn Sie sich an unsere jüngste Studie über Alfven-Wellen erinnern, dann kennen Sie aktuelle Konsenspunkte für die Wiederverbindungstheorie. Es gibt jedoch nur ein Problem. Alfven-Wellen bewegen sich langsam und bewegen sich mit einer Wiederverbindungsgeschwindigkeit von etwa 250 Sekunden. Was wir sehen, ist ein Ereignis, das ungefähr 60 Sekunden nach der erneuten Verbindung eintritt… und die Geburt einer neuen Bewegung. Die kinetische Alfven-Welle (KAW).
"Wir haben ein sehr einfaches System betrieben und simuliert, wie das Wiederverbindungsereignis Energie in der Plasmablatt geladener Teilchen freigesetzt hat", sagte Shay. "Wir suchten nach einem schnelleren Mechanismus zur Ausbreitung des Signals der Explosion als die bereits weithin anerkannten Alfven-Wellen."
Im Gegensatz zu seinem Vorgänger, der sowohl Ionen als auch Elektronen motiviert, regt die KAW nur das Elektron an und bewegt es mit der doppelten Geschwindigkeit durch das Plasma. Durch Simulationen wurde nachgewiesen, dass die kinetische Alfven-Welle durch Wiederverbindung erzeugt werden kann, sich von der Explosion entfernt und die Aurora aktiviert. Die Daten wurden vom Fluxgate Magnetometer (FGM) und dem Instrument für elektrische Felder und Wellen (EFW) zurückgegeben und von Jonathan Eastwood, einem Research Fellow am Blackett Laboratory am Imperial College London, gefunden.
"Ich fand 18 Ereignisse, die zu dem Zeitpunkt auftraten, als die vier Raumschiffe durch die Heckregion flogen", sagte Dr. Eastwood. "Das von Michael Shay vorhergesagte schnelle Signal tauchte in den Clusterdaten auf und stützte die Theorie, dass kinetische Alfven-Wellen, die durch Wiederverbindung erzeugt wurden, die Auroren schnell mit Energie versorgten."
"Es ist eher so, wie es bei einem Gewitter passiert", fügte er hinzu. "Der sich schnell bewegende Blitz kommt zuerst, einige Zeit später folgen die langsameren Schallwellen des Donnerschlags."
Stellen Sie sich vor, Sie kommen aus einem Teilsturm!
Quelle der Originalgeschichte: ESA Science and Technology News. Zur weiteren Lektüre: Superalfvenische Ausbreitung von Substorm-Wiederverbindungssignaturen und Poynting-Fluss.
