Stehende Kruskal-Schwarzschild-Moden an der Magnetopause

1.5 Räumliche Struktur
L
Magnetopause
Φ
M
N
Θ
Abbildung 1.7: Skizze zu den Winkeln Φ und Θ des Azimuths und der Elevation im
LMN-KS. Der Elevationswinkel Θ wird zwischen dem betrachteten Vektor (in rot eingezeichnet)
und dem Basisvektor e N
gemessen. Der Azimuthwinkel Φ liegt zwischen der
Projektion des betrachteten Vektors auf die L-M-Ebene und dem Basisvektor e L
.
ist Null, sollte der betreffende Vektor in Richtung und Orientierung mit e N
übereinstimmen
und 180 ◦ bei gegensätzlicher Orientierung. Beide Winkel Φ und Θ des Azimuths und
der Elevation im LMN-KS sind in Abbildung 1.7 skizziert. In den vier weiteren Unterabbildungen
(E-H) sind dieselben Größen bezüglich der Ionengeschwindigkeit dargestellt.
Sie erhalten entsprechend die Symbole V, |V|, Φ V und Θ V .
Die Komponenten des Magnetfeldes fluktuieren in der Magnetosheath (Subintervalle
1 und 3) erheblich stärker als in der Magnetosphäre (Subintervalle 2 und 4). Dies ist auf
den turbulenten Charakter des Magnetosheath-Plasmas zurückzuführen. An der Magnetopause
tritt beim Übergang in die Magnetosphäre eine deutliche Beruhigung der Magnetfeldvariationen
ein. In der Magnetosphäre zeichnet sich das Feld durch eine starke
L-Komponente aus. Die N und M-Komponenten dagegen fluktuieren leicht (und niederfrequenter
als in der Magnetosheath) um den Nullwert. Dies ist auf die Wahl des Koordinatensystems
zurückzuführen: Die L-Richtung entspricht ja gerade der Projektion der
Dipolsymmetrieachse des Erdmagnetfeldes auf die Magnetopausen-Oberfläche. Berücksichtigt
man desweiteren, dass die Magnetopause in erster Näherung einer Tangentialdiskontinuität
entspricht, und dass das Magnetfeld somit auf beiden Seiten planparallel zur
Grenzfläche steht (also in der L-M-Ebene), so ergibt sich daraus, dass die Richtung des
magnetosphärischen Magnetfeldes in der Nähe der tagseitigen Magnetopause in etwa mit
der L-Richtung übereinstimmen muss. Abbildung 1.8 (A) zeigt dieses typische Verhalten.
Die magnetischen Fluktuationen sind nicht nur auf die Komponenten beschränkt, auch
der Betrag des Magnetfeldes fluktuiert stärker in der Magnetosheath, wie man anhand
von Abbildung 1.8 (B) erkennen kann. Gut ist auch der Anstieg des Magnetfeldbetrages
beim Übergang in die Magnetosphäre sichtbar: In der Magnetosheath werden hier im
Wesentlichen nur Magnetfeldstärken von unter 30 nT erreicht, in der Magnetosphäre wird
ein typischer und relativ konstanter Wert von etwa 50 nT beobachtet.
Da die Hauptmagnetfeldrichtung auf der Magnetosphärenseite in etwa mit der L-
Richtung übereinstimmt, ergibt sich, dass die Winkel für Azimuth und Elevation Werte
von Φ B = 0 ◦ und Θ B = 90 ◦ in der Magnetosphäre (Subintervalle 2 und 4) einnehmen
sollten. Dies wird in den Unterabbildungen (C) und (D) bestätigt. In der Magnetosheath
fluktuieren diese Größen mit den Komponenten. Eine etwas ruhigere Phase ist nur in
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