Jupiterelektronen - Institut für Experimentelle und Angewandte ...

26 KAPITEL 3. DIE HELIOSPHÄRE
3.1.3 RTN- und ϕ-ϑ-Koordianten
Die Magnetfelddaten die für die Auswertungen in dieser Diplomarbeit benutzt werden,
stammen von dem VHM/FMG-Instrument auf Ulysses (Balogh et al. [1992]). Um die
Richtung der magnetischen Feldlinien im interplanetaren Raum darzustellen haben
sich zwei Koordinatensysteme bewährt, die in dieser Diplomarbeit beide benutzt und
daher hier vorgestellt werden.
Beim RTN-System 2 zeigt die R-Komponente entlang der Verbindungslinie Sonne-
Raumsonde, die T-Komponente ergibt sich aus dem Kreuzprodukt Ω×R, wobei Ω
die Rotationsachse der Sonne ist. Vervollständigt wird das System durch N=R×T. Die
Magnetfeldstärke ergibt sich dann aus dem Betrag der Komponenten des RTN-Vektors.
Das RTN-System findet jedoch nicht nur beim VHM/FMG-Instrument Andwendung,
auch das SWOOPS-Instrument hat die Möglichkeit, den Sonnenwind in seine RTN-
Komponenten aufzulösen. Im Kapitel über Jovian Jets (7.2) wird dies Ausgenutzt, um
Aussagen über die Struktur von diesen magnetischen Flussröhren zu machen.
Beim ϕ-ϑ-System wird die Richtung des Magnetfeldvektor durch zwei Winkel dargestellt.
Der ϕ-Winkel orientert sich an der R-Komponente und nimmt gegen den
Uhrzeigersinn zu, der ϑ-Winkel gibt den Inklinationswinkel des Magnetfeldvektor an.
Die Umrechnug zwischen beiden System ist wie folgt möglich:
ϕ = arctan(T/R) (3.9)
ϑ = 90 ◦ �
− arccos(N/ R 2 + T 2 + N 2 ) (3.10)
|B|ϕϑ = |B|RTN (3.11)
3.1.4 Bewegung geladener Teilchen im Magnetfeld
Nachdem die Struktur des interplanetaren Magnetfeldes beschrieben wurde, geht es
nun um die Bewegung von Teilchen in Magnetfeldern, da dies für das Verständnis der
folgenden Kapitel von Bedeutung ist.
Für die Bewegungsgleichung eines Teilchens mit der Ladung q und der Geschwindigkeit
�v gilt die Gleichung für die Lorentz-Kraft
m d�v
dt = q · ( � E + �v × � B), (3.12)
wobei � E und � B die elektrische, bzw. magnetische Feldstärke ist. Bei Abwesenheit elektrischer
Felder vereinfacht sich diese Gleichung zu
m d�v
dt = q · (�v × � B). (3.13)
Magnetfelder bewirken also eine Beschleunigung von geladenen Teilchen senkrecht zur
Bewegungsrichtung in Form einer Kreisbahn, falls �v nur eine senkrechte Komponente
zur Magnetfeldrichtung hat, bzw. auf eine Spiralbahn, wenn �v auch eine parallele
2 Radial, Tangetial, Normal.