Heidelberg 2006 – wissenschaftliches Programm
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EP: Extraterrestrische Physik
EP 1: Erdatmosph
äre und Klima
EP 1.3: Fachvortrag
Montag, 13. März 2006, 14:45–15:00, B
Ein schwerkraft-getriebener Strom in der Ionosphäre — •Hermann Lühr1 und Stefan Maus2 — 1GFZ Potsdam — 2NOAA, Boulder
Unter der Wirkung der Schwerkraft bewegen sich geladene Teilchen im Magnetfeld auf Trochoiden Bahnen. Im Mittel driften dabei positiv und negativ geladene Teilchen in entgegen gesetzte Richtungen und stellen damit einen Strom dar. In ebener Geometrie führt diese Bewegung zur Ladungstrennung und damit zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, was die Bewegung zum Stehen bringt. Im Fall der Erde haben wir eine weltumspannende Ionosphäre. In niedrigen Breiten, wo Magnetfeld und Schwerkraft etwa senkrecht aufeinander stehen, ist der Effekt am größten. Hier können Elektronen und Ionen die Erde in entgegen gesetzten Richtungen umrunden, ohne dass es dabei zu einer Ladungstrennung kommt. Dieser ostwärts gerichtete ionosphärische Ringstrom ist unabhängig von einer formalen Leitfähigkeit und fließt damit auf der Tag- und Nachtseite gleichermaßen. Mit Hilfe der CHAMP-Magnetfeldmessungen war es zum ersten Mal möglich, diesen Strom experimentell nachzuweisen. Der Strom mit einer Gesamtstärke von etwa 50 kA erstreckt sich über einen Breitenbereich von etwa 66∘. Die mittlere Breite folgt im Wesentlichen der saisonalen Änderung des subsolaren Punkts. Die größte Stromstärke ist im Bereich des F-Schicht-Maximums anzutreffen. Unterhalb der Stromschicht ist das geomagnetische Feld um ca. 5 nT verstärkt, darüber um 5 nT abgeschwächt. Dies erzeugt einen systematischen Unterschied in Magnetfeldmodellen, die aus Bodendaten abgeleitet sind beziehungsweise auf Satellitendaten beruhen.