Impulse lassen den Magnetschild der Erde wie eine Trommel dröhnen

Der Magnetschild der Erde dröhnt wie eine Trommel, wenn er von starken Impulsen getroffen wird. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie der Queen Mary University in London.

Wenn ein Impuls die äußere Grenze des Schildes (die sogenannte Magnetopause) trifft, breiten sich Störungen auf seiner Oberfläche aus, die dann zurückreflektiert werden, wenn sie sich den Magnetpolen nähern. Die Interferenz der ursprünglichen Welle und der reflektierten Welle führt zu einem stehenden Wellenmuster, bei dem bestimmte Punkte stillzustehen scheinen, während andere vor- und zurückvibrieren. Eine Trommel vibriert in Resonanz ähnlich, wenn sie geschlagen wird.

Die Studie wurde im Journal Nature Communications veröffentlicht und beschreibt die erstmalige Beobachtung dieses Effekts, nachdem er vor 45 Jahren theoretisch vorausgesagt wurde.

Bewegungen der Magnetopause sind von Bedeutung, weil sie den Fluss der Energie innerhalb unserer Weltraumumgebung kontrollieren, was weitreichende Auswirkungen auf das Weltraumwetter hat. Als Weltraumwetter werden die Phänomene bezeichnet, die Technologien wie Stromnetze, GPS und sogar Passagiermaschinen potenziell schädigen können. Die Entdeckung, dass die Grenze sich auf diese Art und Weise bewegt, wirft Licht auf potenzielle globale Folgen, die bislang nicht in Betracht gezogen wurden.

Schwer nachzuweisen

„Es gab Spekulationen darüber, dass diese trommelähnlichen Vibrationen vielleicht überhaupt nicht auftreten, wenn man den Mangel an Belegen aus den 45 Jahren seit ihrer Vorhersage bedenkt. Eine andere Möglichkeit besagte, dass sie nur sehr schwer eindeutig nachzuweisen sind“, sagte Dr. Martin Archer, Weltraumphysiker an der Queen Mary University in London und Hauptautor der Studie.

„Der Magnetschild der Erde wird ständig von Turbulenzen getroffen, deshalb vermuteten wir, dass für klare Belege der vorausgesagten Vibrationen ein einzelner, harter Treffer von einem Impuls nötig sein könnte. Man würde zum Zeitpunkt dieses Ereignisses auch viele Satelliten an genau den richtigen Orten brauchen, so dass andere Frequenzen oder Resonanzen ausgeschlossen werden können. Das Ereignis in der Studie erfüllte all diese recht strikten Voraussetzungen, und letztendlich haben wir die natürliche Reaktion der Grenze gezeigt“, ergänzte er.

Die Forscher nutzten Beobachtungen von fünf NASA-Satelliten der THEMIS-Mission, als sie ideal platziert waren, um das Auftreffen eines starken, isolierten Plasmajets auf die Magnetopause zu verfolgen. Die Satelliten konnten die Schwingungen der Grenze und die resultierenden Frequenzen innerhalb des irdischen Magnetschildes registrieren. Sie stimmten mit der Theorie überein und gaben den Wissenschaftlern die Möglichkeit, alle anderen potenziellen Erklärungen auszuschließen.

Einfluss des Sonnenwindes

Viele Impulse, die unseren Magnetschild beeinflussen können, haben ihren Ursprung im Sonnenwind oder sind die Folge der komplexen Interaktionen zwischen dem Sonnenwind und dem Erdmagnetfeld, was bei diesem Ereignis der Fall war. Der Sonnenwind besteht aus einem Strom geladener Teilchen in der Form von Plasma, der ständig von der Sonne emittiert wird

Die Wechselwirkungen des Erdmagnetfeldes mit dem Sonnenwind bilden einen Magnetschild um den Planeten, der uns vor einem Großteil der im Weltraum vorhandenen Strahlung schützt, abgegrenzt durch die Magnetopause. Andere Planeten wie Merkur, Jupiter und Saturn besitzen vergleichbare Magnetschilder, daher könnten die gleichen trommelähnlichen Vibrationen auch anderswo möglich sein.

Um zu verstehen, wie oft die Vibrationen bei der Erde auftreten und ob sie auch bei anderen Planeten existieren, sind weitere Studien erforderlich. Ihre Folgen werden ebenso weiter mittels Satelliten- und bodengestützten Beobachtungen untersucht werden müssen.

Quelle

(THK)