Zusammenfassung

Die Sonne produziert sogenannte Sonnenstürme, Wolken aus Plasma die starke Magnetfelder enthalten und die immer wieder aus ihrer äußersten Schicht ausgestoßen werden. Sie werden im Sonnenwind zwischen den Planeten gebremst und expandieren stark. Falls sie auf die Erde treffen werden Nordlichter deutlich intensiviert, doch ihr Impakt kann sogar in seltenen Fällen zu Problemen mit der Stromversorgung und globalen Navigations-Systemen führen. In diesem Projekt arbeiten wir an einem besseren Verständnis der Magnetfelder in deren Kern, die eine relativ geordnete Struktur aufweisen und die im Kontrast stehen zur turbulenten Umgebung des Sonnenwinds in dem sie sich ausbreiten. Wenn so ein Kern auf das Erdmagnetfeld trifft, muss das Magnetfeld in die korrekte Richtung zeigen um Energie auf das Erdmagnetfeld übertragen zu können. Daher müssen diese geordneten Strukturen in den Kernen besser verstanden werden, um ihre Effekte auf die Erde und andere Planeten besser vorhersagen zu können. 

Wir werden eine neue Art von Simulation weiterentwickeln welche diese Kerne beschreibt, basierend auf der Hypothese dass es sich um extrem grosse gebogenen Röhren handelt, die eine spezielle Struktur des Magnetfelds beinhalten. Dies hat mehrere Vorteile - unter anderem können unsere Berechnungen sehr schnell erfolgen womit die Bereiche von vielen Parametern getestet werden können. Auch ist das Modell auf eine Art und Weise entworfen sodass es zukünftig direkt für die Vorhersage von Sonnenstürmen verwendet werden kann. Die erst kürzlich neu verfügbaren Daten von vielen Raumsonden im Sonnenwind zwischen Sonne und Erde werden in unserem Projekt zu bahnbrechenden neuen Erkentnissen führen, weil wir unser Modell zum ersten mal mit mehreren Beobachtungen desselben Sonnensturms, zum Beispiel bei Merkur, Venus und Erde, testen können. Dies erlaubt die freien Parameter der Simulation stark einzugrenzen um robuste Resultate zur Ausbreitung und Entwicklung von Sonnenstürmen zwischen Sonne und Erde zu finden.

Als Bonus wird 2018 voraussichtlich die erste Raumsonde gestartet welche sich zeitweise zwischen der Sonne und Merkur befinden wird – die Parker Solar Probe. Dies könnte zu noch nie dagewesenen Beobachtungen von Sonnenstürmen nahe an der Sonne führen. Unsere Simulation ist perfekt geeignet diese Beobachtungen zu interpretieren, die entscheidende Hinweise darauf geben könnten wie Sonnenstürme auf der Sonne entstehen und wie sie sich danach bis zur Erde ausbreiten.