Vorbereitung auf Sonnenstürme
Eine Vielzahl von Raumfahrt-Missionen sind mit einer Fülle von Daten zu Sonnenwinden zurückgekehrt, dem Strom von geladenen Teilchen, die kontinuierlich von der Sonne aus gesendet werden. Während der Sonnenstürme kann sich die Intensität der energiereichen Teilchen drastisch erhöhen, was sich verheerend auf die Kommunikation auf der Erde und auf die Stromnetze auswirkt. Aktuelle Prognosen des sogenannten Weltraumwetters sind ungenau und zur Vorbereitung auf Sonnenstürme nicht ausreichend. Das EU-finanzierte Projekt SHOCK (Solar and heliosphericcollisionless kinetics: Enabling data analysis of the Sun to earth plasma system with kinetic modelling) wurde ins Leben gerufen, um unser Verständnis der kleinen kinetischen Veränderungen im Sonnenwind zu erhöhen, um die Weltraumwettervorhersage voranzubringen. Traditionelle Simulationen der Wechselwirkungen zwischen Magnetosphäre und Sonnenwind basieren auf magnetohydrodynamischen Modellen, in denen Raumplasma als Fluid behandelt wird. Da jedoch die Magnetosphären von Ionenkinetischen Effekten dominiert werden, können viel realistischer Modelle entwickelt werden, indem Ionen als Teilchen behandelt werden. Diese Simulationsergebnisse können dann direkt mit Raumfahrzeugbeobachtungen verglichen werden. Die Wissenschaftler von SHOCK verglichen Ergebnisse solcher realistischer Simulationen der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und der Magnetosphäre des Merkur mit Beobachtungen der Messenger-Mission der NASA (National Aeronautics and Space Administration). Es wurde auch die Struktur der Bugstoßwelle der Erde erforscht, da diese in Simulationen der Wechselwirkungen zwischen Magnetosphäre und Sonnenwind reproduziert wird. Eine virtuelles Missionslabor wurde entwickelt, um die Ergebnisse der kinetischen Simulationen von Weltraumplasmen in einem für den Vergleich von Daten aus Weltraummissionen passenden Format anzuzeigen. Der Prototyp dieser web-basierten Anwendung steht hier zur Verfügung und ist für Forscher und die breite Öffentlichkeit zugänglich. Indem die Synergien zwischen Raumplasmamodellierung und Datenanalyse genutzt wurden, haben die SHOCK-Wissenschaftler seit langem bestehende Fragen im Zusammenhang mit Turbulenz, Teilchenbeschleunigung und Wiederverbindung im Sonnenwind gelöst. In den letzten Vergleichen haben diese grundlegenden Prozesse, die in ihren Simulationen erfasst wurden, gut mit Beobachtungen aus der Cluster-Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA zusammengepasst. Die SHOCK-Wissenschaftler werden ihre Vorhersagen mit Beobachtungen von NASA und ESA-Raumsonde auch weiterhin vergleichen. Die Ergebnisse werden für die Entwicklung genauerer Modelle der Interaktion von Sonnenwind und Magnetosphären von großem Wert sein, da dies der Schlüssel zur Vorhersage des Weltraumwetters im Sonnensystem sein wird.
Schlüsselbegriffe
Sonnenstürme, Weltraumwetter, Sonnenwind, Magnetosphären, kinetische Modellierung
