Weltraumplasmaphysik

Die Forschungsgruppe "Weltraumplasmaphysik" beschäftigt sich vor allem mit der Magnetosphäre der Erde und anderer Planeten sowie der Heliosphäre und den Auswirkungen des Sonnenwindes. Grundlegende Plasmaprozesse im Sonnensystem werden durch empirische und theoretische Modellierung und durch Analyse von Satellitendaten untersucht.

Die Magnetosphäre der Erde entsteht als Folge der Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und dem Erdmagnetfeld. Der Sonnenwind verzerrt das terrestrische Dipolfeld, dehnt die Magnetosphäre auf der Nachtseite aus und bildet den Magnetschweif, wo im Zentrum zwischen den Regionen mit entgegengerichtetem Magnetfeld der Magnetschweifstrom entsteht. Durch verschiedene Plasmaprozesse in der Magnetosphäre dringt ein wesentlicher Teil der elektromagnetischen Energie auch in die Ionosphäre und erzeugt das Polarlicht. Wechselwirkungen zwischen dem Sonnenwind und dem planetaren Plasma erzeugen auch bei anderen Planeten eine Magnetosphäre, einen Magnetschweif und eine Ionosphäre.

Aus der Sonnenatmosphäre strömt kontinuierlich stark aufgeheiztes Plasma, der sogenannte Sonnenwind mit seinem interplanetaren Magnetfeld, und bildet die Heliosphäre. Explosionsartige Sonneneruptionen setzen innerhalb kurzer Zeit große Energiemengen in Form einer Plasmawolke aus elektrisch geladenen Partikeln frei. Die Aktivität der Sonne wirkt durch den Sonnenwind und das interplanetare Magnetfeld bis an die Grenzen des Sonnensystems hinaus. Sie beeinflusst die Bewegung von Staub, interagiert mit lokalen Magnetfeldern und wirkt sich auf die Atmosphären und Magnetosphären der Planeten, Monde und kleinsten Himmelskörper aus.

Der Schwerpunkt der Datenanalyse der Forschungsgruppe liegt auf Weltraummissionen, für die das IWF wissenschaftliche Instrumente gebaut hat, wie zum Beispiel Cluster, THEMIS, Rosetta, MMS, BepiColombo und Solar Orbiter. Übergreifenden Forschungsthemen sind

  • fundamentale Plasmaprozesse wie Stromschichten, Rekonnexion, Schocks, Plasmainstabilitäten und Plasmaturbulenz sowie
  • die Wechselwirkung zwischen Sonnenwind, Magnetosphäre und Ionosphäre der Erde und anderer Planeten.

Neben der Analyse bereits gewonnener Satellitendaten beschäftigt sich die Forschungsgruppe auch mit der Planung und Vorbereitung von zukünftigen Weltraummissionen.