Graz/Washington – Unsere Sonne spendet nicht nur Licht, sondern schickt auch einen ständigen Strom elektrisch geladener Teilchen ins All. Würden diese Partikel die Erdoberfläche fortlaufend bombardieren, gäbe es vermutlich kein Leben auf unserem Planeten. Doch das irdische Magnetfeld verhindert dies und lenkt den aggressiven Sonnenwind um unseren Heimatplaneten herum. Ab und zu jedoch gelingt es Sonnenplasma-Jets, die Magnetopause der Erde in Schwingung zu versetzen – zumindest besagten dies bisherige Theorien. Grazer Wissenschafter haben nun gemeinsam mit internationalen Kollegen erstmals diese Wellen nachgewiesen.

Wie stark der von der Sonne ausgehende Teilchen- und Strahlenstrom ist, macht die Verformung des irdischen Magnetfelds deutlich. Durch den Sonnenwind werden dessen Feldlinien auf der sonnenzugewandten Seite stark zusammengedrückt, auf der abgewandten Seite dagegen schweifartig ausgezogen. Seit rund zwölf Jahren sind Satelliten der Nasa im All unterwegs, um im Rahmen der Mission Themis die Wechselwirkungen zwischen dem Sonnenwind und dem Erdmagnetfeld in räumlicher und zeitlicher Auflösung zu untersuchen. Dabei liefern die fünf identischen Satelliten immer neue Erkenntnisse zu dieser Schutzhülle und den Prozessen, die darin ablaufen.

Stehende Wellen

Dem Team des Grazer Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist bei der Auswertung der Daten nun erstmals gemeinsam mit internationalen Kollegen der Nachweis von stehenden Wellen auf der Außenhaut des Erdmagnetfeldes – der Magnetopause – gelungen. Damit seien bisherige theoretische Vorhersagen erstmals auch durch Beobachtung bestätigt worden.

Die Hochgeschwindigkeits-Jets aus Sonnenwindteilchen können demnach auf der sonnenzugewandten Seite das Erdmagnetfeld wie eine Trommel zum Schwingen bringen, erklärte IWF-Forscher Ferdinand Plaschke, Koautor der im Fachjournal "Nature Communications" veröffentlichten Studie. Der Plasmajet der Sonne wirke dabei wie ein Schlägel, der auf eine Trommelmembran trifft.

Gefahr für Kommunikations- und Navigationssysteme

Sonnenwinde und insbesondere die Sonnenstürme, die mit hoher Geschwindigkeit über die Erde fegen, sind eine zentrale Ursache für starke Störungen der Erdmagnetosphäre und eine ernste Gefahr für die technisierte Gesellschaft. Seit erkannt wurde, wie sehr Kommunikations- und Navigationssysteme und Energienetze durch sie gefährdet werden können, gewinnt die Erforschung ihrer Entstehung und das Zusammenspiel mit dem Magnetfeld der Erde an Bedeutung.

Das beschäftigt auch die Forscher des Grazer IWF. Die im Jahr 2007 gestartete Nasa-Mission Themis besteht aus fünf Kleinsatelliten, welche die Wechselwirkungen zwischen Erdmagnetfeld und der Sonne in räumlicher und zeitlicher Auflösung erforschen. Das IWF hat nicht nur an der Erstellung des Missionskonzepts mitgearbeitet, sondern ist auch am Magnetometerexperiment und der wissenschaftlichen Datenauswertung beteiligt. (red, APA, 18.2.2019)