Sonnenwind & Magnetosphären

Wie der Sonnenwind die Magnetosphären von Venus (oben), Erde (Mitte) und Mars (unten) formt (© ESA).

Die Sonne emittiert ständig geladene Teilchen, die das Magnetfeld der Sonnenkorona bis zum Rand unseres Sonnensystems tragen. Obwohl dieser sogenannte Sonnenwind immer vorhanden ist, ist seine Stärke doch variabel, da die Sonne periodisch mehr Teilchen in Phasen stärkerer Sonnenaktivität auswirft. Wenn der Sonnenwind mit Überschallgeschwindigkeit auf Hindernisse im Sonnensystem trifft, z.B. auf Magnetfelder oder Atmosphären geladener Teilchen um Planeten, Monde oder Kometen, so kann er dynamisch Bugstoßwellen vor den Hindernissen bilden und diese umströmen und umschließen – sie werden so zu Magnetosphären. Magnetosphären bilden und entwickeln sich an jedem Objekt des Sonnensystems unterschiedlich, da sie Hindernisse unterschiedlicher Größe und Art darstellen, beispielsweise aufgrund eines (nicht) vorhandenen intrinsischen Magnetfeldes und seiner Stärke.

Das IWF-Team interessiert sich für die grundlegende Physik von Gasen geladener Teilchen (Plasmen) und für die Wechselwirkungen zwischen Sonnenwind und den entsprechenden Magnetosphären. Das sind zum Beispiel der Transport von Plasma und magnetischem Fluss im magnetosphärischen Schweif, die Wechselwirkung von Stoßwellen-reflektierten Teilchen mit dem Sonnenwind, die Wellenausbreitung und Verstärkung an magnetosphärischen Grenzschichten oder in der Magnetosphäre selbst, bzw. die Beziehungen zwischen diesen und anderen Phänomenen. Um die Wechselwirkungen zwischen dem Sonnenwind und den Magnetosphären (der Erde, anderer Planeten und Kometen) zu untersuchen, sind in-situ Beobachtungen in den Wechselwirkungsumgebungen, vor allem aber in unterschiedlichen Regionen der Magnetosphären, notwendig.

Mitglieder der Gruppe Weltraumplasmaphysik sind aktiv an der Analyse von in-situ Daten verschiedener Satellitenmissionen beteiligt, z.B. Cluster, THEMIS, MMS, GEO-KOMPSAT-2A und Rosetta. Sie bereiten ebenfalls Messungen bei Merkur (BepiColombo, 2018 gestartet) vor und werden an zukünftigen Missionen zum Mars (Chinese Mars Mission) und zu einem Kometen oder extrasolarem Objekt (Comet Interceptor) teilnehmen. Eine neue Art der Fernerkundung der äußeren magnetosphärischen Grenzschicht der Erde und der Polarlichter wird durch die Mission SMILE in Zukunft möglich sein.