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EP: Fachverband Extraterrestrische Physik

EP 5: Erdnaher Weltraum und Planeten

EP 5.6: Vortrag

Mittwoch, 27. Februar 2013, 18:15–18:30, HS 9

Magnetfeld-Randbedingung an der Oberfläche von Ganymed in einer Plasma Simulation — •Stefan Duling¹, Joachim Saur¹, Mario Seufert¹ und Johannes Wicht² — ¹Universität zu Köln, Institut für Geophysik und Meteorologie — ²Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau

Für das Verständnis der Plasmawechselwirkungen in der Umgebung von Ganymed sind numerische Simulationen auf Grundlage der magnetohydrodynamischen (MHD) Gleichungen erforderlich. Bei diesen Simulationen müssen für die Simulationsvariablen der Plasma-Massendichte und -Geschwindigkeit sowie des Magnetfeldes Randbedingungen physikalisch korrekt festgelegt werden. Wir leiten neue Randbedingungen für das Magnetfeld an der nicht leitenden Oberfläche eines beliebigen Himmelskörpers ab, wie z.B. der Eisoberfläche von Ganymed.

Da eine über die Rotation des Magnetfeldes formulierte Randbedingung numerisch nicht implementiert werden kann, zerlegen wir das Magnetfeld in poloidale und toroidale Anteile. Die für die spektralen Koeffizienten formulierte Randbedingung wird in sphärischen Koordinaten im Simulationscode ZEUS MP realisiert.

Wir erhalten das Ergebnis, dass die toroidalen Anteile des Magnetfeldes an der Oberfläche eines Nichtleiters verschwinden. Für die poloidalen Anteile erhalten wir eine Cauchy-Randbedingung, welche die Gaußkoeffizienten eines intrinsischen Feldes enthält. Diese kann sowohl Ganymeds intrinsisches Dynamofeld als auch die Konvektion des Plasmafeldes in den Eismantel beschreiben.