Planetare Magnetosphären
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- Frank Braun
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1 Planetare Magnetosphären Übersicht: die Planeten, Topologie der Magnetophären, Planeten ohne Magnetfeld, Vergleich der Magnetosphären Größe, Upstream-Wellen, Plasmaquellen, Strahlungsgürtel. Voraussetzungen: terrestrische Magnetosphäre Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 1
2 Übersicht Planeten Erdähnliche Planeten: feste Planetenkörper, kaum Monde, geometrisch klein äußere Planeten: Gasriesen, flüssige metallische Kerne (?), Ringsysteme, viele Monde, Rotationsperioden gering Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 2
3 Merkur kleine Magnetosphäre: geringes magnetisches Moment (langsame Rotation), hohen Sonnenwinddruck, Teilsturmphänomene im Schweif. Magnetopause kann vollständig hinter dem Planeten liegen, keine stabilen Strahlungsgürtel, WeWi Sonnenwind mit Planetenoberfläche. Plasmapopulationen (H, He, O, Na, K) durch harte elektromagnetische Strahlung und Sonnenwind Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 3
4 Jupiter größtes Objekt im Sosys: hohes magnetisches Moment, Zentrifugalkräfte auf Grund schneller Rotation, radialer Plasmastrom, flache Magnetosphäre, innerhalb 15Rj Dipol. Simpson and McKibben, 1976, in Jupiter, Univ. Arizona Press Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 4
5 Jupiter: Plasmen Plasmastrom: radialer auswärts in der Äquatoreben, Strom erlaubt Korotation des Plasmas, Stromsystem geschlossen durch Dynamoregion. Neubauer, 1991, in Plasmaphysik im Sonnensystem, BI Io seismisch aktiv, daher Plasmaquelle Io Torus, feldparallele Plasmaströme erzeugen Polarlichter Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 5
6 Saturn symmetrische Magnetosphäre, da Rotations- und Dipolachse parallel. korotierende äußere Magneotsphäre. minimale Strahlungsgürtel, Intensitäten durch Absorption an den Monden und im Ringsystem reduziert. Bryant, 1993, in Plasma Physics, Cambridge Univ. Press Neben Plasmen auch Staub (Ringe) Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 6
7 Uranus Rotationsachse nahezu in der Ebene der Ekliptik. Dipolachse nahezu senkrecht zur Ebene der Ekliptik: Umpolung? ungewöhnliche Lage der Dynamoregion innerhalb des Planeten? Strahlungsgürtel: niedrige Energien, Intensitäten durch Mond reduziert Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 7
8 Neptun Dynamoregion gegen Drehachse versetzt. Wechsel zwischen erdähnlicher und pole-on Magnetosphäre. Strahlungsgürtel innerhalb der Triton-Bahn. kaum Aktivität Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 8
9 Venus kein planetares Magnetfeld. interplanetares Magnetfeld aus der Ionosphäre ausgefroren: Magnetopause Magnetosheath Bowshock. Stromsystem ähnlich dem im Schweif der Erdmagnetosphäre. keine magnetische Aktivität. Encrenaz and Bibring, 1990, The solar system, Springer Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 9
10 Planetare Magnetfelder Dipolmoment korreliert mit Rotationsgeschwindigkeit (Ausnahmen Mars, etwas Uranus), Erde hat das zweitgrößte äquatoriale Magnetfeld, Standoff-Abstände aus Modell und Beobachtung in guter Übereinstimmung Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 10
11 Relative Größen Russell and Walker, 1995, in Introduction to Space Physics, Cambridge Univ. Press Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 11
12 Upstream-Wellen vor allen Planeten Foreshocks, Details hängen vom Winkel zwischen interplanetarem Feld, anströmendem Sonnenwind und planetarem Feld ab. Frequenz der selbsterzeugten Wellen korreliert mit Magnetfeldstärke (entsprechend Theorie). Russell et al., 1990, J. Geophys. Res. 95, Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 12
13 Strahlungsgürtel (Protonen) Russell and Walker, 1995, in Introduction to Space Physics, Cambridge Univ. Press Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 13
14 Strahlungsgürtel (Elektronen) Russell and Walker, 1995, in Introduction to Space Physics, Cambridge Univ. Press Space Physics SS Kap. 9: Planetare Magnetosphären 14
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