Magnetfeldverschmeldzung und Detektionsmethoden

Die Sonne emittiert Plasma, den sogenannten Sonnenwind, in den das solare Magnetfeld "eingefroren" ist. Ein plasmaphysikalisches Postulat besagt, dass ein ideales Plasma nicht in ein Magnetfeld eindringen kann, weshalb der Sonnenwind gezwungen ist, um das Erdmagnetfeld herumzuströmen. Die Grenzschicht, die sich durch diese Wechselwirkung ausbildet, wird Magnetopause genannt. Da wirklich ideale Prozesse in der Natur nicht auftreten, kommt es zu Störungen an der Magnetopause, welche zum Entstehen von Schockwellen führen können. Durch diese Schocks wird das interplanetare mit dem Erdmagnetfeld verbunden und Plasma erhitzt und beschleunigt. Dieser Prozess, der in der englischsprachigen Fachliteratur als "flux transfer event" bezeichnet wird, führt in Folge zu Störungen im umgebenden Magnetfeld. Diese Magnetfeldstörungen können mit Hilfe von Magnetometern an Bord von Satelliten detektiert werden. Eine detailierte und physikalisch befriedigende Beschreibung dieser Magnetfeldverschmelzung ist bis heute nur im Ansatz realisiert und es sind noch viele Fragen unbeantwortet. In unserer Arbeit wird erstmals versucht, theoretische Modelle über Magnetfeldverschmelzung durch Satellitenmessungen zu verifizieren. Dadurch ist es möglich, die physikalisch relevanten Prozesse zu bestimmen. Eines dieser Phänomene könnte das Auftreten einer "Interchange Instability" sein, durch die die Magnetopause gestört wird und transiente Vorgänge wie "flux transfer events" ausgelöst werden könnten. Des weiteren wollen wir die theoretischen Grundlagen zur Detektion von Rekonnexionsprozessen auf Merkur durch die ESA-Mission BepiColombo erarbeiten. Die größere Teilchendichte im Sonnenwind und das schwächere Magnetfeldes von Merkur läßt vermuten, dass auf Merkur all diese Prozesse in verstärkter Form auftreten. Die Arbeit wird in Kooperation mit dem Institut für Physik in St. Petersburg, dem Institut für Computermodellierung in Krasnoyarsk, der Universität von New Hampshire, USA, und weiteren internationalen Partnern erfolgen. Die Ergebnisse werden in international anerkannten Journalen wie dem "Journal of Geophysical Research" oder "Planetary and Space Science" veröffentlicht werden. Die Arbeitsgruppe von Prof. H. K. Biernat hat bereits jahrzehntelange Erfahrung in der Beschreibung von solar-planetaren Beziehungen sowie von plasmaphysikalischen Vorgängen im Weltraum. Des weiteren ist die Analyse von experimentellen Daten durch die Zusammenarbeit mit renommierten Fachleuten auf dem Gebiet der Weltraumforschung bestens gewährleistet.