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18.07.08 · 16:13 Uhr

Haarige Magnetfeldlinien im Weltall

Kategorie: Naturwissenschaften·Technik

Es ist Freitag und daher genau die richtige Zeit für Wissenschaftsvideos.

Magnetic Movie from Semiconductor on Vimeo.
Video: Channel 4 in Assoziation mit Arts Council England. Das geheime, chaotische Leben von unsichtbaren Magnetfeldlinien wird offenbart. Das Video spielt in den NASA Space Science Laboratiories in Berkeley. Die Geräusche sind hörbar gemachte "Whistler", welche Elektronen von sich geben, wenn sie sich in einem Magnetfeld bewegen. Allerdings sind in Wahrheit die Wellen im Radiobereich anzusiedeln (VLF) und deswegen eigentlich unhörbar. Es sei denn, man verringert die Frequenz künstlich und verschiebt den Elektronengesang in den hörbaren Bereich.

Dieses Video verdeutlicht tatsächlich das seltsame Verhalten von Magnetfeldlinien im Weltall und ist für Planetenforscher absolut nichts Ungewöhnliches mehr ;-) Denn der Raum zwischen den Planeten unterscheidet sich fundamental vom dem, was uns hier auf der Erde umgibt und was wir für "normal" halten. In Wahrheit gibt es wesentlich mehr scheinbar leeren Weltraum als kuschlige Planeten mit dichter Atmosphäre.

Und so leer ist der Weltraum gar nicht. Insbesondere aus der Sicht einer Magnetfeldlinie. Unser Sonnensystem ich durchsetzt von Plasma d.h. mit elektrisch geladenen Atomen und Elementarteilchen, die sich mit mehreren 100 km pro Sekunde von der Sonne wegbewegen.

Und was passiert mit geladenen Teilchen, die sich sehr schnell bewegen? Elektrisch geladene Teilchen erzeugen ein Magnetfeld und damit selbst Magnetfeldlinien, die wiederum mit anderen Magnetfeldlinien z.B. mit denen der Erde und vor allem der Sonne selbst interagieren. (1)

Das führt zu seltsamen Effekten.

Magnetfeldlinien flattern wie Haare im Wind hinter den Planeten, wenn diese selbst ein Magnetfeld haben:

Wie z.B. hier beim Merkur.

Magnetische Schleifen entstehen und entwickeln ein dynamisches Eigenleben auf der Oberfläche der Sonne:

So zeigt die folgende Animation einen koronalen Massenauswurf der Sonne, der sehr viel Plasma in den Weltraum hinausschleudert und das auf die Erde trifft.

Magnetfeldlinien werden auseinandergezogen, verbinden sich mit anderen Magnetfeldllinien und trennen sich dann plötzlich am Knotenpunkt auf, um dann zurückschnellen, was wiederum Elektronen z.B. Richtung Erde schleudert, die wiederum in die Erdatmosphäre eintauchen und Polarlichter erzeugen, wie man am Ende des Videos oben sehen konnte.

Die 4 Satelliten der Cluster Mission - ein Gemeinschaftsprojekt der ESA und NASA - haben diese Rekonnektion auf der dem Sonnenwind abgewandten Seite der Erde beobachtet:
ESA-Animation der Magnetfeld-Rekonnektion.

IMAGE und Cluster zusammen beobachteten außerdem, wie die daraufhin zurückschnellenden Magnetfeldlinien Elektronen Richtung Erde schleudern.

Das Magnetfeld der Sonne sieht sowieso sehr seltsam aus. Das wissen wir vor allem deswegen, weil die Raumsonde Ulysses in den vergangen Jahrzehnten genau dazu da war. Die unsichtbaren Magnetfeldlinien der Sonne zu vermessen. Da Ulysses aber naturgemäß kaum hübsche Bildchen zeigen konnte, wurde diese Sonde in den Medien ziemlich vernachlässigt. Dabei war es die erste und bisher einzige Raumsonde, die aus der Ebene herauskam,auf der sich mehr oder weniger alle Planeten um die Sonne bewegen, und die über die Pole der Sonne hinweg flog.

Bild: NASA. Ulysses vor dem Magnetfeld der Sonne.

Die feinen weisen und lila Linien zeigen das Magnetfeld der Sonne. Die äußere Begrenzung des Magnetfeldes -die Heliopause - ist hier gelb eingezeichnet. Die lila Spirale, die sich durch unser Sonnensystem schraubt, auch wenn sie für das bloße Auge unsichtbar ist, ist etwas ganz besonderes: Es handelt sich dabei um die Parkerspirale.

Bild: NASA, Werner Heil. Parkerspirale mit Planeten.

Die Magnetfeldlinien aus der nördlichen und südlichen Hälfte der Sonne treffen sich in der Mitte und bilden, da die Sonne sich dreht und dabei die Magnetfeldlinien verwirbelt, eine Struktur, die an einen Ballerina-Rock erinnert.

Und zu guter letzt eine hörbar gemachte Aufnahme der Radiostrahlung des Planeten Saturn. Die Radiostrahlung entsteht aufgrund der Interaktion von geladenen Teilchen mit dem Magnetfeld des Planeten. Man könnte auch vom Schwanengesang der Elektronen sprechen, kurz bevor sie in der dichten Atmosphäre des Saturn vergehen:

Der Saturn-Soundtrack.

Hier gibt es den Soundtrack als Bild:

Bild: NASA, Cassini. Radioemissionen des Saturn als Bild.
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(1) Jaha, die Sonne umhüllt unser gesamtes Sonnensystem mit einem Magnetfeld, das außerdem alle 22 Jahre einmal umklappt. Und dieses Jahr ist es vermutlich wieder soweit. Genauer gesagt definiert genau der Rand des Magnetfeldes auch den Rand des Sonnensystems. Und welche Raumsonde versucht gerade den Rand des Sonnensystems hinter sich zu lassen? Voyager 1.

 

Autor: Ludmila Carone· 0 Kommentare· Permalink· Trackback-URL

Tags: Erde· Magnetfeld· Polarlicht· Raumfahrt· Saturn· Sonne· Spaß