Eine Revision der Grenze zum Chaos
Sonneneruptionen, die geomagnetische Stürme verursachen, die das Magnetfeld der Erde stören, sind nur ein Hinweis darauf, dass das Sonne-Erde-System sich weit weg von einem Zustand des Gleichgewichts befindet. Instabilitäten, Wellen und Turbulenz, spielen Schlüsselrollen im Verhalten des Systems. Im erdnahen Weltraum herrscht Chaos, mit abwechselnden Phasen von ruhigen schwachen Schwankungen mit aktiven hohen Wellen von magnetischen und elektrischen Feldern. Wissenschaftler, die am Projekt "Nonlinear dynamics of the solar-terrestrial environment' (PLASMADYNAMICS) arbeiten, untersuchten die chaotische Natur der Raum-Umgebung unter Verwendung von nicht-linearen Dynamikwerkzeugen. Nicht-lineare Dynamik bietet leistungsfähige mathematische und computergestützte Techniken, um den Ursprung und die Natur der Turbulenz zu untersuchen. Turbulenz im Weltraum wird durch sogenannte Alfvén-Wellen bestimmt, sich bewegende Störung des Plasmas und des Magnetfeldes. Nichtlineare Wechselwirkungen zwischen Alfvén-Wellen, die auf und ab wandern, miteinander kollidieren, um neue Wellen zu schaffen, sind die grundlegenden Bausteine der Turbulenzen. Die Wissenschaftler von PLASMADYNAMICS modellierten die Entwicklung der Alfvén-Wellen mit Hilfe von nichtlinearen Gleichungen. Insbesondere setzten sie Derivate der Schrödinger-Gleichungen ein, um die Bewegung einzelner Teilchen zu beschreiben. Die Wissenschaftler von PLASMADYNAMICS waren nicht nur in der Lage, den Übergang von der Ordnung ins Chaos zu modellieren. Das vom Observatoire de Paris in Frankreich geleitete Team beobachtete die nicht-linearen Wechselwirkungen zwischen sich entgegengesetzt ausbreitenden Alfvén-Wellen. Insbesondere bei heftigen Ausstößen von geladenen Teilchen von der Sonne, der Quelle des böigen Weltraumwindes, wurden chaotische Bewegungen in dem ionisierten Gas beobachtet. Darüber hinaus brachte das PLASMADYNAMICS- Projekt Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern in Asien, Amerika und Europa zusammen, um Modellen mit Sonnenbeobachtungen anzuregen. Die Ergebnisse, die in 12 Papieren präsentiert werden, werden zu unserem zunehmenden Verständnis der Frage beitragen, wie Turbulenzen die Auswirkungen von böigen Weltraumwinden auf der Erde vermitteln.
Schlüsselbegriffe
Chaos, Sonne, Erde, geomagnetische Stürme, Instabilitäten, Wellen, Turbulenzen, nicht-lineare Dynamik, ionisiertes Gas
