Kurzinformation
Die Magnetosphäre der
Erde ist ein durch den Sonnenwind geformter Hohlraum, in den das
ionisierte Gas (Plasma) des Sonnenwindes aufgrund des Erdmagnetfeldes
nicht eindringen kann. Ultra-low frequency (ULF) Wellen kommen in der
Magnetosphäre nahezu überall vor. Sie sind die Wirkung auf
Änderungen jeglicher Art in der Magnetosphäre und damit die
Signale ihrer Dynamik. Die Bezeichnung ULF wird gewöhnlich
für Wellen mit Frequenzen kleiner als 1 Hz benutzt. Wellen mit
Frequenzen im mHz Bereich haben dabei typische
Skalengrößen, die vergleichbar mit der Größe der
Magnetosphäre selber sind. Sie werden daher sehr stark durch die
magnetosphärische Struktur beeinflußt.
Im Jahre 1861 veröffentlichte Stewart erstmals eine Beobachtung von ULF
Wellen, die er mit einem Magnetometer am Kew Observatorium gemacht hatte.
In seinem Bericht schrieb er von Pulsationen des geomagnetischen Feldes
mit Amplituden von ca. 0.2 % des Hintergrundfeldes und Frequenzen im
Bereich
von 30 bis 3 mHz. Solche Ereignisse wurden dann als geomagnetische
Mikropulsationen bekannt. Stewart schlug die Sonnenflecken als
primäre mögliche Ursache für geomagnetische Störungen vor. Diese selber
sollten aber direkt durch Ströme in der Erdoberfläche oder in einer
damals noch hypothetischen elektrisch leitfähigen Schicht in der Atmosphäre,
heute bekannt als Ionosphäre, induziert werden.
Obwohl in den darauffolgenden Jahrzehnten solche Pulsationen immer
häufiger beobachtet und diese auch nach ihrer Morphologie
eingeteilt wurden (nach Frequenz, Amplitude, Entstehungszeit, etc.), so
machte man beim Verstehen der treibenden physikalischen Prozesse bis
Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts kaum Fortschritte.
Alfven war es 1942, der die Existenz von transversalen
elektromagnetisch-hydrodynamischen Wellen in einem Plasma mit
Magnetfeld vorschlug. Dungey erkannte dann 1954, daß die
verallgemeinerte Theorie
von Alfven-Wellen, heute bekannt als Magnetohydrodynamik
(MHD), zur Erklärung von geomagnetischen Mikropulsationen herangezogen werden
konnte. In den darauffolgenden Jahrzehnten haben Beobachtungen an
Magnetometerstationen und mit Hilfe von polaren Radaren,
sowie Satellitenmessungen des
Magnetfeldes, des elektrischen Feldes und der Eigenschaften der
Plasmateilchen zu
einer Blüte der Theorie der MHD Wellen in magnetosphärischen Plasmen geführt.
Dungeys Theorie wurde dabei in exzellenter Weise bestätigt und bis heute
in großem Maße erweitert.
Die Arbeitsgruppe am IGM beschäftigt sich insbesondere mit Fragen der vergleichenden Betrachtung von
ULF-Pulsationen in den verschiedenen Magnetosphären unseres Sonnensystems und der
Anregung von ULF-Pulsationen. Folgende Themen werden z. Zt. bearbeitet:
- Vergleichende Studien von Feldlinienresonanzen in den Magnetosphären von Merkur, Erde, Jupiter,
Saturn und Ganymed
- Magnetosphären-Ionosphären-Kopplung durch niederfrequente Wellen
- Drift-Sprung-Resonanz-Instabilitäten
Literaturhinweise
- Glassmeier, K.H., S. Buchert, U. Motschmann, A. Korth, A. Pedersen,
- Concerning the generation of geomagnetic giant pulsations by drift-bounce resonance ring current
instabilities,
- Ann. Geophys., 17, 338-350, 1999.
- Glassmeier, K.H., C. Othmer, R. Cramm, M. Stellmacher, M. Engebretson,
- Magnetospheric field line resonances: A comparative planetology approach,
- Surv. Geophys., 20, 61-109, 1999.
- Vogt, J., G. Haerendel, K.H. Glassmeier,
- A model for the reflection of Alfven waves at the source region of the Birkeland current system: the Tau generator,
- J. Geophys. Res., 104, 269-278, 1999.
- Othmer, C. , K.H. Glassmeier, and R. Cramm,
- Concerning field line resonances in Mercury's magnetosphere,
J. Geophys. Res., 104, 10.369-10.378, 1999.
- Cramm, R., K.H. Glassmeier, M. Stellmacher, C. Othmer,
- Evidence for resonant mode coupling in Saturn's magnetosphere,
J. Geophys. Res., 103,11.951-11.960, 1998.
- Glassmeier, K.H.,
- Currents in Mercury's magnetosphere, Proc. AGU Chapman Conference on Magnetospheric Currents,
in press, Washington, 2000.
- Cramm, R., K.H. Glassmeier, C. Othmer, K.H. Fornacon, H.U.Auster, W. Baumjohann,
E. Georgescu,
- A case study of a radially polarized Pc4 event observed by the
Equator-S satellite, Ann. Geophys., in press, 2000.
Weitere Links:
Oulu Space Physics Textbook