Eine von Forschern der Nagoya University in Japan und der University of New Hampshire durchgeführte Studie hat die wesentliche Rolle der oberen Atmosphäre der Erde bei der Entwicklung von geomagnetischen Stürmen hervorgehoben. Diese Stürme können sich negativ auf das Magnetfeld der Erde auswirken und Störungen im Stromnetz, Funkverbindungen und GPS verursachen. Obwohl Wissenschaftler den Zusammenhang zwischen geomagnetischen Stürmen und solarer Aktivität verstehen, beleuchtet die Forschung die unterschätzte Bedeutung der Erdatmosphäre. Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf den Magnetoschweif und die Plasmaschicht in der Magnetosphäre, die als Quellen für die Partikel dienen, die geomagnetische Stürme verursachen. Anhand von Daten eines großen geomagnetischen Sturms im Jahr 2017 stellten sie fest, dass sich das Plasma in der Magnetosphäre am Anfang des Sturms von der Sonnenwindquelle zu einer überwiegenden Dominanz durch die Ionosphäre der Erde verschob. Diese Forschung trägt zu unserem Verständnis von geomagnetischen Stürmen bei und kann dazu beitragen, Stürme mit den größten Auswirkungen vorherzusagen.
Einführung
Das Verständnis der Entwicklung von geomagnetischen Stürmen ist aufgrund ihrer potenziell negativen Auswirkungen auf das magnetische Feld der Erde von entscheidender Bedeutung. Forscher der Universität Nagoya in Japan und der University of New Hampshire haben eine Studie durchgeführt, die die bedeutende Rolle der oberen Atmosphäre der Erde bei der Entstehung und Auswirkung dieser Stürme beleuchtet. Durch die Konzentration auf den Magnetotail und die Plasmaschicht innerhalb der Magnetosphäre zeigt die Studie die unterschätzte Bedeutung der Erdatmosphäre bei der Entwicklung von geomagnetischen Stürmen auf.
Geomagnetische Stürme und Sonnenaktivitäten
Geomagnetische Stürme wurden schon lange mit Sonnenaktivitäten in Verbindung gebracht. Diese Stürme werden durch Störungen im magnetischen Feld der Erde verursacht, die aufgrund eines plötzlichen Zustroms energetisch geladener Teilchen von der Sonne auftreten. Sonnenfackeln und koronale Massenauswürfe (CMEs) sind die Hauptquellen dieser Teilchen. Wenn sie mit der Magnetosphäre der Erde interagieren, können sie geomagnetische Stürme auslösen. Wissenschaftler untersuchen seit Jahrzehnten den Zusammenhang zwischen Sonnenaktivitäten und geomagnetischen Stürmen. Die kürzlich durchgeführte Studie zeigt jedoch, dass die obere Atmosphäre der Erde eine entscheidende Rolle bei diesen Sturmereignissen spielt und das konventionelle Verständnis ihrer Entwicklung in Frage stellt.
Die Rolle der oberen Atmosphäre der Erde
Die Forscher konzentrierten sich auf den Magnetotail und die Plasmaschicht innerhalb der Magnetosphäre der Erde. Diese Regionen dienen als Quellen für die Teilchen, die letztendlich geomagnetische Stürme verursachen. Durch ihre Analyse entdeckte das Team eine Verschiebung der Plasmaquelle während des Ausbruchs eines großen geomagnetischen Sturms im Jahr 2017. Anstatt hauptsächlich vom Sonnenwind angetrieben zu werden, wurde das Plasma von der Ionosphäre der Erde dominiert. Diese Erkenntnis unterstreicht die wichtige Rolle, die die obere Atmosphäre der Erde bei der Bestimmung von Intensität und Konsequenzen geomagnetischer Stürme spielt.
Verständnis der Plasma-Verschiebung
Um die während des geomagnetischen Sturms beobachtete Plasma-Verschiebung besser zu verstehen, analysierten die Forscher Daten von verschiedenen Satelliten und bodengestützten Beobachtungen. Die Daten zeigten, dass die Ionosphäre der Erde während des Beginns des Sturms dazu beitrug, das Plasma in der Magnetosphäre zu erzeugen. Diese Verschiebung erfolgte als Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und der oberen Atmosphäre der Erde. Die Forscher beobachteten Veränderungen in der Zusammensetzung und dem Verhalten des Plasmas, die auf einen Energieübertrag von der Ionosphäre zur Magnetosphäre hinweisen. Dieses Phänomen hat wesentliche Auswirkungen auf die Vorhersage und das Management geomagnetischer Stürme.
Auswirkungen auf die Vorhersage von geomagnetischen Stürmen
Die Ergebnisse der Studie haben wichtige Auswirkungen auf die Vorhersage von geomagnetischen Stürmen und das Verständnis ihrer potenziellen Folgen. Durch die Anerkennung der Rolle der oberen Atmosphäre der Erde bei der Bestimmung der Plasmaquelle in der Magnetosphäre können Wissenschaftler ihre Modelle und Vorhersagen für die Entwicklung von geomagnetischen Stürmen verbessern. Dieses Wissen wird unsere Fähigkeit verbessern, Stürme vorherzusagen, die voraussichtlich die schwerwiegendsten Auswirkungen auf Stromnetze, Funksignale und GPS-Systeme haben werden. Eine verbesserte Vorhersagefähigkeit kann zu einer besseren Vorbereitung und Verminderung von geomagnetischen Stürmen auf kritische Infrastruktur und technologische Systeme führen.
Fazit
Die von Forschern der Universität Nagoya und der University of New Hampshire durchgeführte Studie hebt die wichtige Rolle der oberen Atmosphäre der Erde bei der Entstehung und Auswirkung geomagnetischer Stürme hervor. Durch die Analyse eines großen Sturms im Jahr 2017 beobachteten die Wissenschaftler eine signifikante Verschiebung der Plasmaquelle in der Magnetosphäre vom Sonnenwind zur Ionosphäre der Erde. Diese Entdeckung stellt das konventionelle Verständnis der Entwicklung geomagnetischer Stürme in Frage und betont die Notwendigkeit, die Erdatmosphäre bei der Vorhersage und dem Management dieser Stürme zu berücksichtigen. Die Forschung vertieft unser Wissen über geomagnetische Stürme und ebnet den Weg für verbesserte Vorhersagefähigkeiten, die dazu beitragen können, die potenziell negativen Auswirkungen auf kritische Infrastruktur und technologische Systeme zu minimieren.
