Das Magnetfeld der Erde schützt uns vor dem ständigen Strom von Teilchen, die von der Sonne kommen - dem sogenannten Sonnenwind. Diese Teilchen werden abrupt abgebremst, wenn sie auf das Erdmagnetfeld treffen und bilden eine dünne, turbulente Region zwischen Erde und Sonne: die Magnetosheath. Innerhalb der Magnetosheath finden wir regelmäßig schnellere oder dichtere Teilchenströme, die wir Jets nennen. Jets werden häufig erzeugt und können auf das Erdmagnetfeld treffen, Wellen in den Feldlinien verursachen und sogar geomagnetische Stürme auslösen.
Das Auftreten und die Bildung dieser Jets werden aktiv in der Forschung diskutiert. Es hat sich gezeigt, dass Jets hauptsächlich dann verursacht werden, wenn das Sonnenwindplasma sehr schnell mit einer hohen Mach-Zahl und einer bestimmten Ausrichtung des darin befindlichen Magnetfeldes bei der Erde ankommt. Wir konnten in der aktuellen Studie zeigen, dass große isolierte magnetische Plasmastrukturen, wie koronale Massenauswürfe (CMEs), zu einer Verringerung von Jets führen. Der Grund dafür ist, dass darin oft Magnetfeldlinienwinkel mit einer anderen Ausrichtung auftreten. Zusätzlich dazu führt das starke Magnetfeld in CMEs zu niedrigeren Mach-Zahlen, was ebenfalls die Erzeugung von Jets vermindert.
Schnelle Sonnenwindströme hingegen, und damit verbundene Kompressionsbereiche (SIRs), bieten wiederum ideale Bedingungen für die Entstehung von Jets in der Magnetosheath. Sie haben sehr häufig ausgedehnte Perioden in denen der Magnetfeldwinkel in der Strömungslinie liegt und außerdem stetig hohe Geschwindigkeiten und Mach Zahlen, was die Jet Erzeugung begünstigt. Die Abbildung 2 zeigt die Auftrittswahrscheinlichkeit von Jets in Abhängigkeit von Mach-Zahl und Magnetfeldlinienwinkel. Diese Wahrscheinlichkeitsverteilung wird mit den Bedingungen in CMEs und SIRs verglichen.
Diese Resultate tragen zu einem besseren Verständnis der statistischen Zusammenhänge zwischen dem Sonnenwind, den darin enthaltenen Strukturen, und wie diese Strukturen sekundäre Effekte im erdnahen Raum verursachen.
Diese Ergebnisse stammen aus einer aktiven Zusammenarbeit mit dem Institut der Physik in Graz, der TU Braunschweig und dem IWF Graz und eröffnen weitere interdisziplinäre Forschungsmöglichkeiten für ein besseres Verständnis der Sonne-Erde-Kopplung (finanziell unterstützt durch den FWF im Projekt P33285-N). Die Forschungsergebnisse werden auf der geplanten Konferenz "Heliophysics in Europe" im Oktober dieses Jahres präsentiert werden.
Florian Koller, Ferdinand Plaschke, Manuela Temmer, Luis Preisser, Owen W. Roberts, Zoltan Vörös
Magnetosheath jet formation influenced by parameters in Solar Wind structures
Journal of Geophysical Research: Space Physics (accepted)
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2023JA031339