Physik des erdnahen Weltraums

Das Sonnensystem umfasst Sonne, Planeten, deren Atmosphären und Plasmaumgebungen, die kleinen Körper, z.B. Kometen, interstellaren Staub, interstellare Teilchen von außerhalb der Heliosphäre und die kosmische Strahlung. In unserem Institut werden vor allem plasmaphysikalische Phänomene bearbeitet, und zwar in der Erdmagnetosphäre und ihren Grenzschichten, sowie im interplanetaren Raum.

In der Magnetosphärenphysik bedeutet die CLUSTER Mission mit ihren 4 Satelliten den vorläufigen Höhepunkt dieses Forschungsgebiets. Dabei stehen Untersuchungen zur Struktur und Dynamik der Magnetopause, zum Vergleich elektrischer Felder bei Cluster und in der polaren Ionosphäre, zur Beschleunigung von ionosphärischem Sauerstoff in der Polarregion und zu Beschleunigungsprozessen an der Bugstoßwelle der Erde im Vordergrund des Interesses. Neue Erkenntnisse zur Polarlichtphysik können außerdem aus korrelativen Messungen mit den Satelliten FAST und Cluster gewonnen werden. Kosmische Strahlung und energetische Ionen im Sonnenwind werden mit unseren Instrumenten auf SAMPEX, SOHO und ACEgemessen. Auf diesem Gebiet ist insbesondere die Analyse der Ladungszustände suprathermischer Ionen von Interesse, die im Flaregebiet an der Sonne und an interplanetaren Stoßwellen beschleunigt werden.

Diese in-situ Messungen werden durch theoretische Untersuchungen und numerische Simulationen ergänzt. Hierzu gehören z.B.: Untersuchungen zur Rekonnexion, zur Instabilität von Plasmaturbulenz, Modelle von magnetischen Mirror Moden in Analogie zur Supraleitung, Simulationen zu quasi-parallelen und quasi-senkrechten stoßfreien Stoßwellen, die in verschieden Gebieten des Sonnensystems wie z.B. der Bugstoßwelle der Erdmagnetosphäre oder am Terminationschock der Heliosphäre beobachtet werden.