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Interplanetare Stoßwellen

Interplanetare Stoßwellen interagieren mit der Erdmagnetosphäre, was unterschiedliche Phänomene hervorruft. Mit Hilfe von globalen MHD Simulationen werden diese Wechselwirkungen untersucht. Solche MHD Simulationen sagen vorher, dass interplanetare Stoßwellen an der inneren numerischen Grenze reflektiert werden. Solche Reflexionen führen zu verschiedenen Phänomenen, wie zum Beispiel einer Bewegung der Bugstoßwelle weg von der Erde, die wirklich beobachtet werden. Es ist jedoch unklar, wo diese Reflexionsfläche sich in Wirklichkeit befindet. Es wurde zuerst angenommen, dass die Reflexion an der Plasmapause stattfindet, aber Samsonov et al. (2007) konnten zeigen, dass der Großteil der Energy einer eintreffenden interplanetaren Stoßwelle in die Plasmasphäre eindringen kann. Somit kann eine schnelle MHD Stoßwelle die Ionosphäre erreichen.

Im Prinzip ist es derselbe Mechanismus wie beim Auftreten einer kompressiblen Welle, die sich zwischen zwei Grenzschichten bewegt, an denen sie jeweils reflektiert wird. Beobachtete Frequenzen solcher Wellen widerlegen die Annahme, dass die kompressiblen Wellen durch die Plasmapause und die Magnetopause begrenzt werden, widersprechen aber nicht der Idee, dass die Grenzen die Ionopause und die Magnetopause sind. Eine Analyse von weiteren MHD Simulationen und von Messungen von Raumsonden gibt hoffentlich Aufschluss über dieses Problem.

Die Abbildung zeigt die Positionen der Bugstoßwelle (BS, violette Dreiecke), der Magnetopause (MP, rote Quadrate), der schnellen Stoßwellen (FS, blaue Kreuze), und der sekondären, reflektierten Wellen (blaue Sterne) entlang der Sonne-Erde-Linie als Funktion der Zeit, resultierend aus den globalen MHD Simulationen von Samsonov et al. (2007). Die Bugstoßwelle und die Magnetopause bewegen sich zur Erde hin nach der Interaktion mit der schnellen Stoßwelle, und von der Erde weg nach der Interaktion mit der reflektieren Stoßwelle. Sekondäre Wellen treten auch auf in der Simulation, welche allerdings nur sehr schwach sind und schnell dissipieren.

Publikationen:

1.  Pallocchia et al.: Interplanetary shock transmitted into the Earth's magnetosheath: Cluster and Double Star observations, Ann. Geophys., 28, 1141-1156, doi:10.5194/angeo-28-1141-2010, 2010.
2.  Samsonov et al.: Transient changes in magnetospheric-ionospheric currents caused by the passage of an interplanetary shock: Northward interplanetary magnetic field case, J. Geophys. Res., 115, A05207, doi:10.1029/2009JA014751, 2010.
3.  Samsonov A.A.: Propagation of inclined interplanetary shock through the magnetosheath, J. Atmosph. Solar-Terrest. Phys., doi:10.1016/j.jastp.2009.10.014, 2009.
4.  Safrankova et al.: Modification of interplanetary shock near the bow shock and through the magnetosheath, J. Geophys. Res., 112, A08212, doi:10.1029/2007JA012503, 2007.
5.  Safrankova et al.: Interaction of interplanetary shocks with the bow shock, Planet Space Sci., 55, 2324-2329, 2007.
6.  Samsonov et al.: MHD simulation for the interaction of an interplanetary shock with the Earth's magnetosphere, J. Geophys. Res., 112, A12220, doi:10.1029/2007JA012627, 2007.
7.  Samsonov et al.: Proton temperature anisotropy in the magnetosheath: comparison of 3-D MHD modelling with Cluster data, Ann. Geophys., 25, 1157-1173, 2007.
8.  Samsonov A.A.: Specific features of magnetic barrier formation near the Magnetopause, Geomag. Aeron., 47, 316-324, 2007.
9.  Koval et al.: Interplanetary shock in the magnetosheath: Comparison of experimental data with MHD modeling, Geophys. Res. Lett., 33, doi: 10.1029/2006GL025707, 2006.
10.  Lacombe et al.: Cluster observations in the magnetosheath - Part 2: Intensity of the turbulence at electron scales, Ann. Geophys., 24, 3523-3531, 2006.
11.  Mangeney et al.: Cluster observations in the magnetosheath - Part 1: Anisotropies of the wave vector distribution of the turbulence at electron scales, Ann. Geophys., 24, 3507-3521, 2006.
12.  Samsonov A.A.: Numerical modeling of the Earth's magnetosheath for different IMF orientations., Adv. Space Res., 38, 1652-1656, doi:10.1016/j.asr.2005.06.009, 2006.
13.  Samsonov et al.: Numerical MHD modeling of propagation of interplanetary shock through the magnetosheath, J. Geophys. Res., 111, doi:10.1029/2005JA011537, 2006.
Letzte Änderung: 24.02.2011
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