Dreidimensional Astronomen vermessen Bugwelle der Erde

Wenn der Sonnenwind auf die Magnetosphäre der Erde trifft, ergeben sich erstaunliche Effekte. Die Cluster-Sonden der Esa haben die unsichtbare Grenze jetzt genauer untersucht.


In der Erforschung des erdnahen Weltraums ist ein neues Zeitalter angebrochen. Das zumindest glaubt die europäische Weltraumorganisation Esa: Den europäischen Astronomen ist es erstmals gelungen, ein dreidimensionales Bild der "Bugwelle" der Erde zu erzeugen - aufgenommen von vier identischen Sonden zum selben Zeitpunkt.

Vermessen: Die Schockfront des Raumschiffs Erde
ESA

Vermessen: Die Schockfront des Raumschiffs Erde

Wie ein schnelles Schiff, das in ruhigem Wasser eine deutlich sichtbare Bugwelle hinterlässt, macht sich auch die Erde im so genannten Sonnenwind bemerkbar. Astronomen sprechen vom "bow shock": Wenn der Sonnenwind, ein bis zu 2000 Kilometer pro Sekunde schneller Korpuskelstrom aus Protonen und Elektronen, auf das Magnetfeld des Raumschiffes Erde trifft, wird er wie vom Kiel eines Schiffes abgebremst und abgelenkt. Es entsteht ein abgerundeter Kegel, der sich weit in den Weltraum hinaus zieht.

Über die Jahre wurden die speziellen Eigenschaften und die Ausdehnung der "Bugwelle" bereits von vielen Sonden untersucht. So wissen die Wissenschaftler mittlerweile, dass sich die Ausdehnung der Magnetosphäre - und damit auch die Lage der Schockfront - ändert, wenn der Sonnenwind an Intensität zunimmt.

Doch noch nie ist es, so die Esa, Astronomen gelungen, den Wellenbrecher mit mehreren Raumkörpern gleichzeitig zu untersuchen. Die vier Cluster-Sonden, im vergangenen Jahr ins All befördert, machen dies nun möglich.

Messergebnisse: Die Plasmadichte beim Durchqueren der "Bugwelle"
ESA

Messergebnisse: Die Plasmadichte beim Durchqueren der "Bugwelle"

Das Quartett kreist in einer Umlaufbahn von rund 125.000 Kilometer die Erde - und kreuzt dabei von Zeit zu Zeit die unsichtbare Grenze zwischen Magnetosphäre und Sonnenwind. Während im Einflussbereich des Magnetfeldes die Plasmadichte relativ hoch ist, steigt sie an der Übergangslinie stark an, um dann im Sonnenwind auf ein niedrigeres, stabiles Niveau abzusinken. Die Messfühler verzeichnen laut Esa ein Plateau, das sich abrupt ändert, sobald die Sonden wieder in die Magnetosphäre eintauchen.

"Spannend ist für uns, dass die vier Raumfahrzeuge die Schockfront nicht zur selben Zeit durchqueren", sagt Esa-Forscherin Pierrette Décréau. "Auf diese Weise lassen sich wichtige Informationen über die Form der gigantischen Bugwelle erhalten." Mehr noch: Da das Sonden-Quartett die Erde regelmäßig in einer Tetraeder-Formation umrundet, können auch kurzfristige Veränderungen der Grenze zwischen Sonnenwind und Magnetfeld festgestellt werden.



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