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Dienstag, 23.05.2017
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Cluster-Sonden machen „schockierende“ Entdeckung

Messungen bestätigen theoretisches Modell zur Bugwelle der Erde

Zur richtigen Zeit am richtigen Ort waren die vier Raumsonden des Cluster-Projekts der ESA. Denn sie haben erstmals beobachtet, dass sich die Schockwelle des irdischen Magnetfelds ab- und wieder aufbaut, statt statisch zu bleiben. Damit bestätigen sie das theoretische Modell zu dieser so genannten Schockwellen-Reformation.
Schockwelle um einen jungen Stern

Schockwelle um einen jungen Stern

Der Sonnenwind ist ein stetiger Strom von energiereichen, geladenen Teilchen, der von der Sonne ausgeht. Wenn er mit dem Magnetfeld der Erde kollidiert, wird er abrupt abgebremst und es entsteht eine Barriere aus ionisiertem Gas. Diese „Bugwelle“ liegt in rund einem Viertel der Entfernung Erde-Mond in Richtung Sonne. Bereits 1985 hatte der Forscher Vladimir Krasnoselskikh, vom Centre National de la Recherche Scientifique im französischen Orléans ein theoretisches Modell entwickelt, dass beschreibt, dass und wie sich diese Bugwelle aufbaut, bricht und dann wieder aufs Neue aufbaut – ähnlich wie die Wellen an einem Strand.

Widersprüchliche Daten und verräterische Schwankungen


Doch erst jetzt, durch die vier Cluster-Sonden, ist es gelungen, dieses Modell auch praktisch zu belegen. In einer Höhe von 105.000 Kilometern flogen die Sonden in einem Abstand von jeweils 600 Kilometern voneinander in Tetraeder-Formation auf die Bugwelle zu. Die Forscher erwarteten, dass nun jede Sonde ähnliche Daten bei ihrer Passage durch die Welle aufnehmen würde. Doch dem war nicht so. Stattdessen waren die Daten extrem widersprüchlich und zeigten große Fluktuationen im magnetischen und elektrischen Feld um jedes Raumfahrzeug herum. Sie enthüllten zudem deutliche Schwankungen in der Anzahl der Sonnenwind-Protonen, die von der Schockwelle reflektiert wurden.

Magnetosphäre der Erde

Magnetosphäre der Erde

„Die aus drei verschiedenen Experimenten an Bord der Sonden ermittelten Eigenschaften liefern den ersten überzeugenden Beweis für das Schockreformationsmodell“, erklärt Vasili Lobzin, ebenfalls vom Centre National de la Recherche Scientifique und Leiter der Studie. Die ersten konkreten Daten über die periodischen Veränderungen der Schockwelle sind für die Astrophysiker ein wichtiger Schritt zum Verständnis auch anderer Schockwellen. „Das ist eine einzigartige Gelegenheit, entfernte astrophysikalische Objekte in einer Detailtiefe zu studieren, die es in keinem Labor der Welt gibt“, so Krasnoselskikh.


Wichtige Basis für Verständnis kosmischer Phänomene


Schockwellen sind typische Begleiterscheinungen einiger der energiereichsten Ereignisse im Universum. Explodierende Sterne und starke Teilchenströme von jungen Sternen produzieren sie und können Partikel dadurch auf extrem hohe Energien beschleunigen. Während die so genannte Reformation, der Abbau und Wiederaufbau einer Schockwelle im erdnahen Bereich eher selten sind, gehören sie um andere kosmische Objekte zum Alltag. „Bei astrophysikalischen Phänomenen werden die Bedingungen für ein Brechen und reformieren der Schockwelle fast immer erfüllt“, erklärt Krasnoselskikh. Daher ist der Beleg des theoretischen Modells enorm hilfreich, um die komplexen astrophysikalischen Phänomene im Universum zukünftig besser zu verstehen und auch besser vorhersagen zu können.
(ESA, 15.05.2007 - NPO)
 
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