• Helfried K. Biernat, Leitung
• Daniil Korovinskiy

(FWF Projekt I193-N16)

In den letzten Jahren haben einige Raumsonden sogenannte „flapping oscillations“ im Magnetschweif der Erde entdeckt. Speziell Beobachtungen der Raumsonde CLUSTER geben Hinweise darauf, dass sich diese wellenartigen Störungen entlang der Stromschicht und senkrecht zu den Magnetfeldlinien ausbreiten. Diese Beobachtungen lassen auch Annahmen zu, dass diese „flapping“ Bewegungen eher im Zentrum des Magnetschweifs als an den Rändern auftreten, was wiederum die Hypothese unterstützt, dass solche Wellen tief im Inneren des Magnetschweifs durch nicht-stationäre Prozesse erzeugt werden. Die „flapping“ Wellen in der Plasmaschicht werden als quasi-periodische dynamische Strukturen interpretiert, hervorgerufen durch die vertikale Bewegung von benachbarten magnetischen Flussröhren. Diese vertikalen Bewegungen werden als „kink-like“ Störungen bezeichnet. Die Analyse der Daten ergab folgende Abschätzung von den involvierten Größen: Die Amplituden und Wellenlängen der wellenartigen Störungen sind in der Größenordnung von 2-5 Erdradien, die typische Frequenz liegt bei 0,035 s^-1, und die Geschwindigkeit der Wellen liegt im Bereich von 30-70 km/s.

Ein analytisches MHD-Model für dieses Phänomen wurde von Erkaev et al. (2007,2009) vorgeschlagen. Mit typischen im Magnetschweif der Erde vorherrschenden Parametern ergab das Model sowohl eine Frequenz (0,03 s^–1) als auch eine Gruppengeschwindigkeit (60 km/s), die gut mit den CLUSTER-Beobachtungen übereinstimmen. Laut diesem inkompressiblen, quasi-eindimensionalen analytischen Model werden „flapping oscillations“ durch Gradienten der normalen und tangentialen Magnetfeldkomponente hervorgerufen. Obwohl diese analytische Theorie Einblicke in den physikalischen Mechanismus der „flapping oscillations“ gibt und auch gute Übereinstimmungen mit den Beobachtungen liefert, ist sie dennoch zu einfach, um quantitative Aussagen über die Prozesse im kompressiblen Plasma des Magnetschweifs zu machen. Daher werden in Zukunft numerische Modelle entwickelt, mit Hilfe derer das Problem in drei Dimensionen untersucht wird.