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CLUSTER
Satelliten entdecken heiße Blasen über der Erde
von Hans Zekl
für astronews.com
26. Juni 2006

Oberhalb der Tagseite der Erde fand das europäische Satelliten-Quartett Cluster sowie einer der chinesischen  Double Star-Satelliten extrem heiße Blasen, die sich ständig bilden und rasch wieder verschwinden. Vermutlich verdanken sie ihre Entstehung der Wechselwirkung des irdischen Magnetfelds mit dem Sonnenwind.

Cluster II

Das Cluster-Satelliten Quartett. Bild: ESA

Gelegentlich sind auch in unseren Breiten Polarlichter zu beobachten. Ursache dafür sind starke Eruptionen auf der Sonnenoberfläche, durch die ein gewaltiger Partikelstrom ins All geblasen wird. Zum Glück verhindert das irdische Magnetfeld, dass uns die volle Wucht dieses Partikelstroms trifft. Wie ein Schutzschild lenkt es das Material in Richtung der Pole ab, wo es in rund 90 Kilometer Höhe mit dem Molekülen der Luft reagiert. Dennoch kommt es immer wieder zu Ausfällen der Stromversorgung oder Schäden an Kommunikationssatelliten.

Aber nicht nur nach einem starken Ausbruch muss das irdische Magnetfeld uns vor schädlichen Einflüssen der Sonne schützen. Vielmehr weht um unseren Planeten ein ungefähr 400 Kilometern pro Sekunde schneller, beständiger Teilchenstrom, der Sonnenwind. Ohne den magnetischen Schutzschild hätte die Atmosphäre schon lange Schaden genommen. Da die Teilchen des Sonnenwinds elektrisch geladen sind, zwingen sie die Kraftlinien des Magnetfelds um die Erde herum. In Richtung der Sonne bildet sich dabei ein Bugstoßwelle aus, ähnlich der Bugwelle vor einem Schiff.

Um die komplexen Verhältnisse zu untersuchen, startete die europäische Raumfahrtagentur ESA deshalb im Jahr 2000 im Rahmen der Cluster-Mission vier identische Satelliten, die nach den lateinamerikanischen Tänzen, Salsa, Samba, Tango, Rumba, benannt wurden (astronews.com berichtete). Sie fliegen in Höhen zwischen 19.000 und 119.000 Kilometern in einer Formation um die Erde und messen die Vorgänge und Struktur des Magnetfelds und seine Wechselwirkung mit dem Sonnenwind.

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Auf der Tagseite stießen sie dabei auf ein merkwürdiges Phänomen. Immer wieder durchflogen die Cluster-Satelliten in einer Höhe von 83.000 bis 121.000 Kilometer Bereiche, in denen die Gasdichte plötzlich auf ein Zehntel abnahm. Gleichzeitig sprang die Temperatur von 100.000 Grad Celsius auf 10 Millionen Grad. Anfangs hielt man dies für einen merkwürdigen Instrumentenfehler. Doch jetzt konnte ein Forschungsteam um George Parks von der University of California in Berkeley, USA, das Rätsel entschlüsseln: "Als ich mir die Daten aller vier Cluster-Satelliten ansah, erkannte ich, dass die Anomalien von allen gleichzeitig gesehen wurden. Da wusste ich, dass es sie wirklich gibt."

Das gleiche Phänomen fand auch der chinesische Forschungssatellit Double Star, der bei jedem Umlauf auf 20 bis 40 Blasen stieß. Durch sorgfältige Analyse der Daten kommen die Wissenschaftler um Parks in einem Artikel in der Fachzeitschrift Physics of Plasma Journal zu dem Schluss, dass die superheißen Blasen rund 1000 Kilometer groß sind und wahrscheinlich für nur zirka 10 Sekunden existieren, bevor sie auseinander platzen und durch Material des kälteren und dichteren Sonnenwinds ersetzt werden.

Die Forscher vermuten die Energiequelle für diese Blasen im Zusammenstoß des Sonnenwinds mit dem irdischen Magnetfeld in der Bugstoßwelle. Bislang war aber unklar, wie die darin gespeicherte Energie wieder abgegeben wird. Die heißen Blasen könnten die Lösung sein. Doch bis zur endgültigen Bestätigung ist es noch ein weiter Weg. "Als nächstes müssen wir sie so genau wie möglich studieren. Dann versuchen wir sie im Computer zu simulieren und erst danach werden wir wissen, welchen Einfluss sie haben," beschreibt Parks das weitere Vorgehen.

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siehe auch
CLUSTER: Fünf Jahre dem Schutzschild der Erde auf der Spur - 19. Juli 2005
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CLUSTER II: Kosmisches Quartett vor dem Start - 4. Juli 2000
Links im WWW
CLUSTER, Projektseiten der ESA
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