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Extraterrestrische Physik Dienstag
EP 4 Magnetosphären und Plasmen
Zeit: Dienstag 10:15–12:50 Raum: HS 15
Hauptvortrag EP 4.1 Di 10:15 HS 15
Planetare Radiostrahlung — •Helmut Rucker — Institut für
Weltraumforschung, 8042 Graz
Die Beobachtung elektromagnetischer Wellen im radiofrequenten
Bereich innerhalb planetarer Magnetosphären ist die Manifestation
komplexer physikalischer Prozesse, welche im Zuge der Welle-Teilchen-
Wechselwirkung zu einer Wellenverstärkung mit nachfolgender
Abstrahlung führen. Ein direkter Einblick in Radio-Quellregionen ist
bislang nur erdumlaufenden Satelliten möglich gewesen, wobei die
gemessenen Elektronen - Geschwindigkeitsverteilungen Hinweise auf
die im Erzeugungsmechanismus ablaufenden Prozesse geben. Neue
Entwicklungen in der Theorie der Cyclotron Maser Instability (CMI)
werden diskutiert.
Die kombinierte experimentelle Beobachtung der planetaren Radiostrahlung
durch Satelliten und Raumsonden (Galileo, Cassini, Wind) und
durch bodengestützte Radioteleskope (z.B. Nancay/Frankreich, Kharkov/Ukraine)
hat neue Möglichkeiten eröffnet: Trennung von Raum-
Zeit-Effekten, stereoskopische Untersuchungen und die Überwindung der
durch die terrestrische Ionosphäre vorgegebenen Grenzfrequenz. Diesbezügliche
neue Methoden und Resultate sollen vorgestellt werden.
Hauptvortrag EP 4.2 Di 10:55 HS 15
Das erste Jahr der CLUSTER Mission — •Berndt Klecker
— Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, 85740 Garching,
Germany
Mit den insgesamt vier CLUSTER Satelliten, die in einer variablen
Tetraeder-Konfiguration fliegen, wird es zum ersten Mal möglich, dreidimensionale
Strukturen und deren zeitliche Variation in der Magnetosphäre
der Erde zu untersuchen und räumliche und zeitliche Variationen
zu unterscheiden. Damit bedeutet CLUSTER für die Magnetosphärenphysik
einen Höhepunkt dieses Forschungsgebiets. Die wissenschaftliche
Phase begann am 1. Februar letzten Jahres mit einer Separationsdistanz
von etwa 600 km und Messungen in der Cusp-Region der
Magnetosphäre, ihrer Bugstosswelle und im solaren Wind. Im August
erreichte Cluster dann den Schweif der Magnetosphäre, bei Separationsdistanzen
von nunmehr 2000 km. Im Jahre 2001 konnten damit insbesondere
die Polarregionen einschliesslich der Cusp, die Magnetopause,
sowie die Bugstosswelle, der Sonnenwind und die Plasmaschicht untersucht
werden. In diesem Vortrag werden eine Übersicht des CLUSTER
Betriebs im ersten Jahr, sowie eine Zusammenfassung erster Ergebnisse
präsentiert.
EP 4.3Di 11:35 HS 15
OBSERVATIONS OF FTE’S AND MAGNETOPAUSE
RECONNECTION BY CLUSTER — •B. Nikutowski1 , J.
Büchner2 , P. Daly2 , U. Mall2 , K.-H. Glaßmeier1 , K.-H.
Fornacon1 , A. Korth2 , F. Frutos-Alfaro2 , J.A. Sauvaud3 ,
and A Otto4 — 1Technische Universität Braunschweig — 2Max- Planck-Institut Katlenburg-Lindau — 3CESR Toulouse — 4University of Fairbanks
Reconnection is an important mechanism of transport of energy and
plasma from the solar wind to the magnetosphere through the magnetopause.
CLUSTER offers the possibility to investigate processes related
to reconnection at the high latitude magnetopause near the outer cusp.
We observed both FTE’s (flux transfer events) and evidences for local
reconnection. High energetic particles found by RAPID in the magnetosheath
just outside the magnetopause could be identified as FTE’s.
Occasionally, RAPID observed only particles in the low energy channel
perpendicular to the magnetic field while CIS saw at the same time accelerated
plasma. This behaviour can be interpreted as an direct indication
for current sheet acceleration due to reconnection. Further, the velocity
of FTE’s was determined.
EP 4.4 Di 11:50 HS 15
Kinetic simulations of magnetotail current instability signatures
for CLUSTER observations — •Jörg Büchner1 , Bernd
Nikutowski1 , P. Daly1 , Urs Mall1 , Ilya Silin1 , Karl-Heinz
Glaßmeier2 , Karl-Heinz Fornacon2 , Axel Korth1 , and
Jean-Andre Sauvaud3 — 1Max-Planck-Institut fuer Aeronomie
Katlenburg-Lindau — 2Geophysikalisches Institut der Technischen
Universit*t Braunschweig — 3CESR, Tolouse, France
We report recent results of our investigations of the stability of thin
current sheets by three-dimensional kinetic plasma simulation and derive
in situ observable signatures of their most probable decay modes.
Looking through CLUSTER data obtained during tail passages of the
four s/c we selected cases of thin current sheet traversals. Analysing the
multi-spaccraft data we could verify the instability signatures predicted
by simulations.
EP 4.5 Di 12:05 HS 15
Magnetospheric Convection as Observed by the Electron Drift
Instrument (EDI) on Cluster Compared With Ground-based
Radar Data — •Matthias Förster1 , J. Baker2 , R. Greenwald2 ,
J. Kelley3 , G. Paschmann1 , P. Puhl–Quinn1 , J. M. Quinn4 , R.
B. Torbert4 ,andH. Vaith1 — 1Max–Planck–Institut für extraterrestrische
Physik, 85741 Garching, P.O. Box 1213, Germany — 2Johns Hopkins University, Laurel, Maryland, USA — 3SRI International, Menlo
Park, California, USA — 4University of New Hampshire, Durham, NH,
USA
Storms and substorms in the magnetosphere are accompanied by enhanced
magnetospheric electric fields associated with an increase in convection
and intensified wave activity. New data from the Electron Drift
Instruments (EDI) of the Cluster mission will be presented. They comprise
several outbound Cluster orbits above the Northern polar cap up to
the magnetopause. These measurements will be related to corresponding
ground-based data from the Superdarn radars and the Sondrestrom
incoherent scatter radar.
EP 4.6 Di 12:20 HS 15
Cluster EDI convection measurements in the dayside magnetosphere
— •Hans Vaith1 , Götz Paschmann1 , Pamela Puhl-
Quinn1 , Jack Quinn2 , Edita Georgescu1 ,andBerndt Klecker1 — 1Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, D-85741 Garching,
Deutschland — 2Space Science Center, Morse Hall, University of
New Hampshire, Durham, NH 03824, USA
The Electron Drift Instrument (EDI) on Cluster determines the plasma
drift velocity by injecting two weak electron beams and measuring their
displacement and time of flight after one or more gyrations in the ambient
magnetic field. EDI measures the full drift velocity, including its
component along the spacecraft spin axis. In this presentation we use the
EDI measurements to discuss plasma convection in the magnetosphere
up to the magnetopause.
EP 4.7 Di 12:35 HS 15
Proton pitch-angle diffusion rate and mirror wave turbulence
in the Earth’s magnetosheath — •Claudia-Veronika Meister 1 ,
Mikhail Pudovkin 2 , Bruno Besser 3 , Wolfgang Baumjohann 3 ,
Svetlana Zaitseva 2 , Valentina Lebedeva 2 ,andA. Maulini 2 —
1 Space Plasma Physics, Potsdam, Germany — 2 St. Petersburg State
University, Russia — 3 Space Research Institute, Graz, Austria
Various models of the proton temperature anisotropy evolution and
the problem of the proton pitch-angle diffusion rate are discussed for the
case of the plasma across the Earth’s magnetosheath. The value of the
characteristic relaxation time of the proton temperature anisotropy is
estimated from experimental data. The obtained values need a theoretical
explanation, which is at present greatly embarrassed by the absence
of a sufficiently developed non-linear theory of the plasma wave turbulence.
It is shown that the obtained values of the relaxation time have
a tendency to decrease with the increase of the intensity of the magnetic
field oscillations. Besides the relaxation time is found to depend
on the intensity of mirror-wave-like turbulence, which is in accordance
with the supposition by Hill et al. [J. Geophys. Res, 1995, 100, 9575]
on a significant role of mirror waves in the pitch-angle scattering of protons
in the magnetosheath plasma. Further it is shown that observed
periods of abnormally low values of the temperature anisotropy in some
cases correspond to the periods of relatively high intensive magnetic field
oscillations which have most probably an external origin.