Paper über STEVE

[Elmar Schmidt]

Hallo,

die Experten hier haben es sicher schon gesehen, bei Spaceweather war heute das hier verlinkt:

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 20AV000183

"Unser" Michael Theusner war aber m.W. vor zwei Jahren der erste, der einen STEVE trianguliert hat.

Gruß, Elmar

[Jörg Kaufmann]

Ja, das ist richtig.
Michael hat damals Bergen/Norwegen ermittelt. Leider weiß ich nicht mehr, welche Höhe er errechnet hat.

PL 2018-03-18/19 (mit STEVE)
viewtopic.php?f=1&t=57957

Viele Grüße
Jörg

[Michael Hunnekuhl]

Hallo,

ja, Michael Theusner hat die Triangulation eines STEVEs mit Picket Fence Strukturen, die er am 18. März 2018 mit anderen Beobachtern in Norddeutschland fotografierte, definitiv vor mir durchgeführt! Seine tolle Arbeit inspirierte mich einen unabhängigen Algorithmus zu entwickeln. Nachdem mein Programm lief, konnten wir unsere Ergebnisse mit den von Michael Theusner ermittelten Sichtwinkel für Referenzpunkte in den fotografierten Picket Fence Strahlen des STEVEs vom 18. März 2018 abgleichen. Beide Programme lieferten identische Ergebnisse, eine Höhe von ca. 120 km.
Mein Programm nutze ich vor diesem Vergleich um eine STEVE Struktur, die am 7. Oktober 2018 in Schweden beobachtet wurde, zu triangulieren (ein Beispielbild von Jörgen Tannerstedt: https://www.facebook.com/tannerstedtpho ... =3&theater). Auch hier lag die Struktur westlich von Bergen (Norwegen) über dem Meer.

Das besondere an meinem Algorithmus ist, das er eine Routine beinhaltet, die den Einfluss diverser Fehler (Beobachterpositionen, potentiell ungenauer Zeitstempel) auf die berechneten Höhen prüft. Das ist sehr wichtig wenn die Zeitdifferenz zwischen kombinierten Fotos nur weniger Sekunden betragen darf, z.B. wenn einzelne Picket Fence Strukturen bei geringem Abstand zwischen den Beobachtern trianguliert werden sollen, aber kein kalibrierter Zeitstempel vorliegt. Die Zeitdifferenz zur Triangulation kombinierter Fotos kann mit Hilfe der Änderung der Picket Fence Strukturen optimiert werden, sofern mindestens ein Beobachter eine Zeitreihe mit kurzen Belichtungszeiten und kurzer Intervalllänge aufgenommen hat. Die Absolutzeit einer Aufnahme, die auch einen Einfluss auf die Rechengenauigkeit hat, kann im Prinzip aus der Position markanter Landmarken relativ zu Sternen im Hintergrund ermittelt werden, sofern geeignete Landmarken in ausreichender Entfernung vorhanden sind. Bei meinen Höhenberechnungen für den STEVE vom 7. Oktober 2018 war eine detaillierte Fehleranalyse, wie sie für eine Publikation in einer Fachzeitschrift unabdingbar ist, aufgrund von zu wenig Bildmaterial leider nicht möglich.

Eine zweite Besonderheit an meinem Algorithmus ist, dass man damit linien- oder strahlartige Strukturen, die mit sehr geringer Zeitunsicherheit aufgenommen wurden, auch bei kleinen Beobachterabständen sehr präzise triangulieren kann. Dies ist auch dann möglich, wenn die Enden dieses Strukturtyps diffus sind, es also schwierig ist, Referenzpunkte auf der Struktur zu definieren.

Doch weder Michael Theusner noch ich, noch W. E. Archer et al. (open access Publikation aus 2019 im Journal Geophysical Research Letters, Link: https://doi.org/10.1029/2019GL084473) waren die ersten, die einen STEVE trianguliert haben. Das wurde schon vor etwa 100 Jahren durchgeführt, aber die alten Messungen sind nahezu in Vergessenheit geraten.

Die Ehre der ersten soliden Triangulation eines STEVE gebührt dem norwegischen Polarlichtpionier Carl Størmer. Er hat dies zwischen 1911 und 1940 sieben Mal erfolgreich durchgeführt, siehe meine Publikation im Journal Space Weather von Anfang 2020 (open access): https://doi.org/10.1029/2019SW002384). Aber auch er war mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht der erste, der einen Versuch unternommen hat. Die Messungen die z.B. John Dalton im Jahre 1828 im Journal Philosophical Transactions of the Royal Society of London veröffentlichte, beschreiben mit hoher Wahrscheinlichkeit einen STEVE. Link zu der Originalarbeit von Dalton (auch open access): https://doi.org/10.1098/rstl.1828.0015. Auf meinem Poster, dass auf dem letzten AGU Fall Meeting (2019) präsentiert wurde (siehe Link), habe ich einige alte Höhenmessungen aufgeführt, die mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit für einen STEVE durchgeführt wurden und Ergebnisse lieferten, die in der Größenordnung aktueller Messungen liegen. Diese Messungen wurden aber nicht koordiniert durchgeführt. Es gab noch kein Telefon, mit dem die Beobachter ihre Messungen „online“ abstimmen konnten. Sie konnten die Höhen von STEVEs (die natürlich nicht so genannt wurden…) über Höhenwinkel (Sternpositionen) und Zeitangaben untersuchen. Dies war grundsätzlich nur möglich, wenn die Lage der STEVE-Bögen zeitlich sehr stabil war. Aufgrund der nach heutigen Maßstäben schlechten Dokumentation, muss man aber alle Höhenmessungen von Polarlichtern (und auch STEVE) aus der Zeit vor Størmer, der dies erstmals auf Basis zeitlich koordinierter Fotografien durchführte, mit ein wenig Vorsicht interpretieren.

Ich konnte 2018 und 2019 eine Vielzahl potentieller historischer STEVE Beobachtungen in alten Journals identifizieren. Wer sich dafür interessiert und ein Fable für alte wissenschaftliche Publikationen zu Polarlichtern und polarlichtartigen Strukturen hat (STEVE ist kein klassisches Polarlicht) findet hier eine Zusammenstellung: https://osf.io/9r25d/ (für private und wissenschaftliche Zwecke frei nutzbar).

Viele Grüße

Michael