
 |
|
|
 |
|
|
 |
|
last change 2007 March 01,
H. Önel |
 |
 |
 |
 |
Solare
Radiophysik - Forschungsbereich I |
 |
 |
 |
 |
 |
|
|
Weltraummissionen - STEREO
|
Solar TErrestrial RElations Observatory |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STEREO
ist eine Weltraummission der NASA, die aus zwei Satelliten
mit annähernd identischer instrumenteller Ausstattung
besteht. Je ein Satellit läuft der Erde auf ihrer Bahn um
die Sonne voraus, der andere folgt ihr. Diese
Konfiguration ermöglicht ein dreidimensionales Bild der
Sonnenatmosphäre und des Weltraumes zwischen Sonne und Erde.
Auf diese Weise lassen sich räumliche
Strukturen in der Korona untersuchen. Besonderes Augenmerk
liegt dabei auf koronalen Massenauswürfen (coronal mass
ejections, CMEs). CMEs sind mit erhöhter Emission
energiereicher Teilchen (Protonen und Elektronen) verbunden,
und können beim Auftreffen auf die Magnetosphäre der Erde
erdmagnetische Stürme auslösen. Die energetischen Teilchen
können Satelliten schädigen, und auch Astronauten in Gefahr
bringen, die sich außerhalb der Magnetosphäre der Erde z.B.
auf dem Weg zum Mond oder Mars befinden. Durch
erdmagnetische Stürme können Navigationssysteme gestört und
starke Ströme in Hochspannungsleitungen und Pipelines
induziert werden. Diese Solar-Terrestrischen Beziehungen
werden unter dem Begriff "Weltraumwetter" (space weather)
zusammengefasst.
STEREOs
wissenschaftliche Ziele sind:
Die Ursache und den Mechanismus der
Entstehung von CMEs zu verstehen
Die Ausbreitung von CMEs durch die
Heliosphäre zu beschreiben
Mechanismen und Orte zu entdecken, an
denen Teilchen in der unteren Korona und im interplanetaren
Raum beschleunigt werden
Das Verständnis des Sonnenwindes zu
verbessern
|
|
|
Die
Instrumente von
STEREO |
|
|
|
|
|
|
|
|
Um die physikalischen Vorgänge bei der
Entstehung und der Ausbreitung von CMEs zu verstehen und die
oben genannten Ziele zu erreichen, sind die
STEREO-Satelliten sind mit einer Reihe von Instrumenten
ausgestattet, die die Sonne im sichtbaren und ultravioletten
Licht beobachten, Radiostrahlung registrieren,
hochenergetische Teilchen registrieren, und die
Zusammensetzung des Plasmas in CMEs untersuchen. Die
Instrumente sind in folgenden Gruppen zusammengefasst:
-
SWAVES (STEREO/WAVES) besteht aus Radioempfängern, die
eine Verfolgung von solaren Radiostrahlungsausbrüchen von
der Korona bis zur Erdbahn ermöglichen. SWAVES deckt
hierzu den Frequenzbereich von 16 MHz - 40 kHz ab und
ermöglicht die Bestimmung der Intensität, Richtung, und
räumlicher Ausdehnung der Quelle. Ferner enthält es
Empfänger für elektromagnetische Wellen im Bereich der lokalen Plasmafrequenz, von 10 - 40 kHz, die die unmittelbare
Umgebung der Raumsonden untersuchen. Außerdem gibt es
Empfänger auf 50 MHz, die bodengebundene Beobachtungen
unterstützen, und Time Domain Samplers zur Bestimmung des
elektrischen Feldvektors.
-
SECCHI (Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric
Investigation) beobachtet die Sonne und die Heliosphäre
Teleskopen für sichtbares und ultraviolettes Licht. SECCHI
besteht aus zwei Weißlichtkoronographen, einem
heliosphärischen Imager, und einem EUV- (extremes
Ultraviolett) Imager. Diese Instrumente untersuchen die
dreidimensionale Entwicklung von CMEs von ihrer Entstehung
in der Sonnenkorona über ihre Reise durch das
interplanetare Medium bis zu ihrem möglichen Eintreffen
auf der Erde.
-
IMPACT (In-situ Measurements of Particles and CME
Transients) untersucht die Verteilungsfunktion von
Elektronen im Sonnenwind in drei Dimensionen,
hochenergetische Elektronen und Ionen, und den
magnetischen Feldvektor. Damit ermöglicht IMPACT
Beobachtungen von CMEs, wenn sie die
STEREO-Satelliten
passieren.
-
PLASTIC
(PLAsma and SupraThermal Ion Composition) untersucht die
Eigenschaften von Protonen, Helium-Ioinen
(Alpha-Teilchen), und schweren Ionen. Auf diese Weise
lassen sich die Verteilungen von Ionenmassen und
-ladungszuständen in CMEs untersuchen, und Rückschlüsse
auf ihre Entstehung ziehen.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Die
Beteiligung des AIP |
|
|
|
|
|
|
|
|
Die Beteiligung des AIP bezieht sich auf
das Instrument
SWAVES. Da Radiowellen mit einer Frequenz von
weniger als 10 MHz die Ionosphäre der Erde nicht
durchdringen können, sind die Daten dieses Instruments eine
ideale Ergänzung von bodengebundenen Beobachtungen. Da die
Frequenz von solarer Radiostrahlung mit der Höhe der Quelle
in der Sonnenatmosphäre abnimmt, ermöglichen
SWAVES-Beobachtungen Untersuchungen der oberen Korona und ihres
Übergangs in den interplanetaren Raum. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
Beobachtungen
solarer Radiobursts mit SWAVES auf den
STEREO-Satelliten ("Ahead" und "Behind") vom 18.
Jan. 2007. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Um die physikalischen Prozesse beim Start
und der Ausbreitung eines CMEs zu verstehen, ist es sehr
hilfreich die Radiodaten mit den Daten anderer Instrumente
zu kombinieren. Ein Beispiel für diese ergänzenden Daten
sind bodengebundene
Radiodaten bei höheren Frequenzen, wie sie mit dem
Observatoriums für Solare Radioastronomie in Tremsdorf
gewonnen werden. Sie ermöglichen die Untersuchung der frühen
Phase des CMEs in unteren Schichten der Korona. Noch tiefere
Atmosphärenschichten sind optischen Beobachtungen
zugänglich, z.B. die Chromosphäre in H-alpha. Ein weiteres
Beispiel sind Daten von Teilchendetektoren auf
STEREO. Da CMEs Geschwindigkeiten größer als die lokale Schall- oder
Alfvengeschwindigkeit aufweisen, sind sie mit Stoßwellen
verbunden, die zur Beschleunigung von Elektronen und
Protonen führen. Die Elektronen sind dabei auch für die
Emission von Radiowellen verantwortlich, doch der direkte
Nachweis der Teilchen ermöglicht tiefergehende Erkenntnisse
der Struktur des CME.
Die Aufgabe unserer Arbeitsgruppe
besteht darin, Analysetools für die gemeinsame Auswertung
der Daten von SWAVES und weiteren Quellen wie den
oben aufgelisteten zu entwickeln. Dadurch wird die
Auswertung dieser Beobachtungen wesentlich vereinfacht. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
 |
 |
 |
|
|