Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

88 KAPITEL 3. SATELLITENINSTRUMENTE
Abbildung 3.5: Prezipitation energiereicher Teilchen in die Atmosphäre über der nördlichen
Polarkappe; (links) ruhige Zeiten, kein solares Ereignis, (Mitte) gomagnetisch aktivere Zeiten,
kaum solare Teilchen, (rechts) aktive (sowohl solar als auch geomagnetisch): auch die Polkappe
ist mit Teilchen gefüllt; alle Daten von Space Environment Monitor SEM-2 auf POES 16
Abbildung 3.6: (Erforschung der)
Strahlungsgürtel
Erforschung derselben werden gezielt in diese Strahlungsgürtel gelenkt (siehe z.B. Abb. 3.6),
für die Bahnen von Forschungs- und Erderkundungssatelliten bevorzugt man dagegen Bahnen
außerhalb der Strahlungsgürtel, um die mit diesen verbundene Strahlenbelastung 5 gering
zu halten. Die typischen Erdspäher drängeln sich unterhalb der Strahlungsgürtel durch, die
geostationären Satelliten dagegen liegen außerhalb der Strahlungsgürtel.
§ 275 Leider ist die Magnetosphäre nicht nur aufgrund des Sonnenwinddrucks asymmetrisch.
Auch das eigentliche Erdmagnetfeld ist bereits asymmetrisch: so ist, wie bereits in
Abb. 3.4 angedeutet, die Achse des geomagnetischen Dipols gegen die Erdachse gekippt 6
sondern zusätzlich um ca. 436 km in Richtung des westlichen Pazifik verschoben. Daher
kommen die Strahlungsgürtel im zusätzlichen Atlantik vor der Küste Brasiliens dichter an
5 Die Strahlenbelastung durch energiereiche Teilchen ist physikalisch die Ionisation der durchsetzten Materie.
Ionisation in der Elektronik bzw. in Datenspeichern führt im einfachsten Fall zu einem Informationsverlust,
da ein Bit geklappt wurde – woraus sich allerdings schwerwiegende Folgen ergeben können, wenn die
Information z.B. für die Satellitensteuerung wichtig war. Ionisation in CCDs führt zu Lichtpunkten. Insbesondere
während eines Teilchensturms kann diese Ionisation so viele Pixel betreffen, dass das Bild nicht mehr
zu gebrauchen ist. So wurde der Forschungssatellit CHAMP [376] in den mit dem Ereignis vom 14. Juli 2000
(Bastille-Day Event) verbundenen Teilchensturm gestartet – der für die Orientierung des Satelliten wichtige
Sternensensor sah daraufhin deutlich mehr Sterne als seine Himmelslandkarte hergab und konnte erst nach
Abklingen des Teilchenereignisses den Satelliten korrekt in seinem Orbit orientieren. In Sensoren und Solarzellen
führt die Ionisation durch Teilchen über lange Zeiträume außerdem zu einer Degradation. Dies ist
ein Problem bei der Erstellung langjähriger homogener Messreihen zur Untersuchung von global change: was
ändert sich wirklich, wenn sich die Daten ändern – der gemessene Parameter, das Instrument(enverhalten)
oder beides?
6 In erster Näherung wird die Erde als eine gleichförmig der Dipolachse magnetisierte Kugel beschrieben.
Diese Achse schneidet die Oberfläche in zwei Punkten, dem magnetischen Südpol bei 78.3 ◦ S 111 ◦ E in der
Nähe der Vostok Station in der Antarktis und dem magnetischen Nordpol bei 78.3 ◦ N 69 ◦ W nahe Thule
(Grönland). Beide Punkte sind ungefähr 800 km von den geographischen Polen entfernt; die Dipolachse des
Magnetfelds ist um 11.3 ◦ gegenüber der Drehachse geneigt. Das Dipolmoment ME der Erde beträgt 8 × 10 25
G cm 3 oder 8 × 10 22 A m 2 [115].
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode