Künstlerische Darstellung von Erdauroren. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Wissenschaftler der NASA und der National Science Foundation haben einen Weg gefunden, Boden- und Weltraumbeobachtungen zu kombinieren, um eine beispiellose Sicht auf Störungen der oberen Atmosphäre während Weltraumstürmen zu erhalten.
Große Störungen im globalen Maßstab ähneln wetterbedingten Kaltfronten. Sie bilden sich in der elektrifizierten oberen Atmosphäre der Erde während Weltraumstürmen. Die Störungen resultieren aus Schwaden von elektrifiziertem Plasma, die sich in der Ionosphäre bilden. Wenn die Plasmafahnen über Kopf laufen, behindern sie die nieder- und hochfrequente Funkkommunikation und verzögern die Navigationssignale des Global Positioning System.
"Früher schienen sie zufällige Ereignisse zu sein", sagte John Foster, stellvertretender Direktor des Haystack Observatory des Massachusetts Institute of Technology. Er ist Hauptermittler der von der Stiftung unterstützten Millstone Hill Observatory, Wesford, Mass.
"Die Leute wussten, dass es einen Weltraumsturm gab, der ihr System gestört haben muss, aber sie hatten keine Ahnung warum", sagte Tony Mannucci, Gruppenleiter für ionosphärische und atmosphärische Fernerkundung am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. "Jetzt wissen wir, dass es so ist." nicht nur Chaos; es gibt Ursache und Wirkung. Wir fangen an, das Gesamtbild zusammenzustellen, wodurch wir letztendlich Weltraumstürme vorhersagen können. “
Die Vorhersage des Weltraumwetters ist ein vorrangiges Ziel des Nationalen Weltraumwetterprogramms, an dem die NASA, die Stiftung und mehrere andere Bundesbehörden beteiligt sind. Die von den Forschern erstellte Ansicht ermöglichte es ihnen, die Bewegung der Federn mit Prozessen zu verknüpfen, die Plasma in den Weltraum abgeben. "Das Entdecken dieser Verbindung ist wie das Entdecken der Bewegung von Kaltfronten, die für plötzliche Gewitter verantwortlich ist", sagte Jerry Goldstein, Hauptwissenschaftler am Southwest Research Institute in San Antonio.
Da das Auftreten von Plasmafahnen in der Ionosphäre GPS-Signale stört, bieten sie eine kontinuierliche Überwachung dieser Störungen. Die Forscher entdeckten einen Zusammenhang zwischen GPS-Daten und Satellitenbildern der Plasmasphäre. Die Plasmasphäre ist eine Plasmawolke, die die Erde über der Ionosphäre umgibt. Es wird vom NASA-Imager für Magnetopause zum Aurora Global Exploration-Satelliten beobachtet. Die Forscher entdeckten, dass die Bewegung der ionosphärischen Federn dem Ausstoß von Plasma aus der Plasmasphäre während Weltraumstürmen entsprach.
Die kombinierten Beobachtungen ermöglichten die Erstellung eines zugrunde liegenden Bildes der Prozesse während Weltraumstürmen, wenn das Erdmagnetfeld von heißem Plasma der Sonne getroffen wird. Wenn das Sonnenplasma vorbeizieht, erzeugt es ein elektrisches Feld, das auf die Plasmasphäre und die Ionosphäre übertragen wird. Dieses elektrische Feld treibt das ionosphärische und das plasmasphärische Plasma in den Weltraum. Zum ersten Mal können Wissenschaftler das in der Ionosphäre beobachtete Plasma direkt mit den Plasmasphärenfahnen verbinden, die sich über viele tausend Kilometer in den Weltraum erstrecken.
"Wir wissen auch, dass diese Störungen aufgrund der globalen Struktur der elektrischen und magnetischen Felder während Weltraumstürmen am häufigsten zwischen Mittag- und Abenddämmerung sowie zwischen mittleren und hohen Breiten auftreten", sagte Anthea Coster vom Haystack Observatory. "Boden- und weltraumgestützte sowie In-situ-Messungen ermöglichen es Wissenschaftlern, die Ionosphäre-Thermosphäre-Magnetosphäre als gekoppeltes System zu verstehen."
Die Federn verschlechtern GPS-Signale auf zwei primäre Arten. Erstens verursachen sie Positionsfehler, indem sie die Ausbreitung von GPS-Signalen zeitverzögern. Zweitens führen die von ihnen erzeugten Turbulenzen dazu, dass Empfänger das Signal durch einen als Szintillation bekannten Effekt verlieren. Es ähnelt dem scheinbaren Funkeln von Sternen, das durch atmosphärische Turbulenzen verursacht wird.
Die Forscher präsentieren die Ergebnisse heute während des Treffens der American Geophysical Union in San Francisco, Kalifornien. Informationen über das Weltraumwetter und andere Forschungsergebnisse im Internet finden Sie unter:
http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/cold_front.html
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
