Das Magnetfeld der Erde dröhnt wie eine Trommel, wenn es von starken Impulsen getroffen wird, so neue Untersuchungen der Queen Mary University of London. Wenn ein Impuls auf die äußere Grenze der Abschirmung trifft, die als Magnetopause bekannt ist, wandern Wellen entlang ihrer Oberfläche, die dann wieder reflektiert werden, wenn sie sich den Magnetpolen nähern.
Die Interferenz der ursprünglichen und reflektierten Wellen führt zu einem stehendem Wellenmuster, bei dem bestimmte Punkte still zu stehen scheinen, während andere hin und her schwingen. Eine Trommel klingt genauso, wenn sie auf die gleiche Weise angeschlagen wird.
Diese in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie beschreibt das erste Mal, dass dieser Effekt beobachtet wurde, nachdem er vor 45 Jahren theoretisch vorgeschlagen wurde.
Bewegungen der Magnetopause sind wichtig, um den Energiefluss in unserer Weltraumumgebung mit weitreichenden Auswirkungen auf das Weltraumwetter zu regulieren, so dass Phänomene aus dem Weltraum möglicherweise Technologie wie Stromnetze, GPS und sogar Passagierfluggesellschaften schädigen können.
Die Entdeckung, dass sich die Grenze auf diese Weise bewegt, wirft ein Licht auf mögliche globale Folgen, die bisher nicht berücksichtigt wurden.
Dr. Martin Archer, Weltraumphysiker an der Queen Mary University of London und Hauptautor der Arbeit, sagte: “Es gab Spekulationen, dass diese trommelartigen Vibrationen überhaupt nicht auftreten könnten, da es in den 45 Jahren seit ihrem Vorschlag an Beweisen mangelt. Eine weitere Möglichkeit war, dass sie nur sehr schwer definitiv zu erkennen sind.
“Die magnetische Abschirmung der Erde wird ständig mit Turbulenzen überhäuft, so dass wir dachten, dass klare Beweise für die vorgeschlagenen dröhnenden Schwingungen einen einzigen scharfen Schlag von einem Impuls erfordern könnten. Man bräuchte auch eine große Anzahl von Satelliten an den richtigen Stellen während dieser Zeitspanne, so dass andere bekannte Geräusche oder Resonanzen ausgeblendet werden könnten. Das Ereignis in der Studie erfüllte all diese ziemlich strengen Anforderungen und endlich haben wir die natürliche Reaktion der Grenze gezeigt.”
Die Forscher verwendeten Beobachtungen von fünf NASA THEMIS-Satelliten, als sie ideal positioniert waren, als ein starker isolierter Plasmastrahl in die Magnetopause einschlug. Die Sonden konnten die Schwingungen der Grenze und die daraus resultierenden Geräusche innerhalb des magnetischen Schildes der Erde erfassen, was der Theorie entsprach und den Forschern die Möglichkeit gab, alle anderen möglichen Erklärungen auszuschließen.
Viele Impulse, die unser Magnetfeld beeinflussen können, stammen vom Sonnenwind, geladene Partikel in Form von Plasma, die die Sonne ständig wegbläst. Oder sie sind das Ergebnis der komplizierten Wechselwirkung des Sonnenwindes mit dem Erdmagnetfeld, wie es bei diesem Ereignis technisch der Fall war.
Das Zusammenspiel des Erdmagnetfeldes mit dem Sonnenwind bildet eine magnetische Abschirmung um den Planeten, die von der Magnetopause begrenzt wird, die uns vor einem Großteil der im Weltraum vorhandenen Strahlung schützt.
Andere Planeten wie Merkur, Jupiter und Saturn haben ebenfalls ähnliche magnetische Schilde, so dass dieselben trommelartigen Schwingungen auch anderswo möglich sind.
Weitere Forschungen sind erforderlich, um zu verstehen, wie oft die Schwingungen auf der Erde auftreten und ob sie auch auf anderen Planeten vorkommen. Ihre Folgen bedürfen weiterer Untersuchungen mit Hilfe von Satelliten- und Bodenbeobachtungen.
Veröffentlichung: M. O. Archer, H. Hietala, M. D. Hartinger, F. Plaschke, V. Angelopoulos. Direct observations of a surface eigenmode of the dayside magnetopause. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-08134-5
Quelle: off. Pm der Queen Mary University of London
Titelbildunterschrift: Künstlerische Wiedergabe eines Plasmastrahlaufpralls (gelb), der stehende Wellen an der Grenze der Magnetopause (blau) und in der Magnetosphäre (grün) erzeugt. Die äußere Gruppe von vier THEMIS-Sonden beobachtete nacheinander das Flattern der Magnetopause über jedem Satelliten und bestätigte damit das erwartete Verhalten/Frequenz der theoretisierten Eigenschwingung der Magnetopause. (Ill.: E. Masongsong/UCLA, M. Archer/QMUL, H. Hietala/UTU)
Pia Gaupels
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