Description
(Text)
In dieser Arbeit wird die Bewegung der Magnetopause, der Grenzschicht zwischen der inneren Magnetosphäre und der Magnetosheath, statistisch untersucht. Die Daten der fünf Satelliten der NASA-Mission THEMIS, aufgenommen in den ersten Monaten nach dem Start, stellen hierfür die Basis dar. Es zeigt sich, dass diese Grenzschicht stabiler gegenüber Verformung in Richtung des magnetosphärischen Magnetfeldes in Magnetopausennähe ist. Die radiale Bewegung der Magnetopause kann aus den Durchflugs-Zeitpunkten und -Orten der THEMIS-Satelliten durch dieselbe rekonstruiert werden; die initiale Satelliten-Konfiguration in Form einer Perlenkette ist dabei von entscheidender Bedeutung. Darauf basierend können Verteilungen der Magnetopausen-Geschwindigkeiten, ihrer Amplituden und Oszillationsfrequenzen ermittelt werden. Letztere Verteilung weist Maxima bei den "magischen" Frequenzen auf, die aus Untersuchungen geomagnetischer Pulsationen bekannt sind. Es wird die Möglichkeit diskutiert, ob die beobachtete Frequenzselektion durch stehende Oberflächenwellen auf der Magnetopause, sogenannte Kruskal-Schwarzschild-Moden, erklärt werden könnte. Ihre Modenstruktur wird in der Näherung der idealen, inkompressiblen Einflüssigkeits-Magnetohydrodynamik hergeleitet. Einbeziehung von Sonnenwindmessdaten des NASA OMNI-Datensatzes ergibt, dass Magnetopausen-Oszillationen bei den "magischen" Frequenzen vornehmlich dann auftreten, wenn die Bedingungen günstig für die Entwicklung von Kruskal-Schwarzschild-Moden sind. Dies kann als indirekter Beleg für deren Existenz angesehen werden.
(Extract)
Der Terminus "magische" Frequenzen (MF) bezeichnet den Satz der Frequenzen 1.3, 1.9, 2.65 und 3.3 mHz. Diese Frequenzen zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf der Grundlage verschiedener Messungen in der Magnetosphäre, der Ionosphäre, am Boden sowie im Sonnenwind (SW) festgestellt wurden. Wie bereits erwähnt, konnten ihre Ursache und Herkunft noch nicht abschließend geklärt werden. Der Terminus selbst geht historisch auf John C. Samson zurück, der sich in zahlreichen Arbeiten der Analyse und Erklärung derselben gewidmet hat. Zum ersten Mal wurden geomagnetische Pulsationen mit Frequenzen aus dem Satz der magischen Frequenzen (MF) von Ruohoniemi et al. (1991) beobachtet und ausgewertet. Die Grundlage ihrer Untersuchung bildeten Messungen der ionosphärischen Plasmageschwindigkeit in der F-Region (Höhe um 400 km) durch ein Hochfrequenz-Radar, das vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins Universität in Goose Bay (Labrador, Kanada) betrieben wird. Das Messprinzip ist sehr einfach: Ein hochfrequentes elektromagnetisches Signal (Radiowellen, mit einer Frequenz von ‾ 11 Mhz) wird schräg von der Position des Radars aus zur Ionosphäre gesendet. In der Ionosphäre wird dieses Signal an kleinskaligen Dichtevariationen zurückgestreut (Größenskalen von 10 bis 20 Metern). Das empfangene Signal weist aufgrund der Bewegung der Dichtevariationen mit dem ionosphärischen Plasma in Blickrichtung des Radars eine Frequenzverschiebung zum ausgesandten Signal auf (Dopplereffekt).
