Seltsamer Kurvenverlauf in der Vorhersage

[Werner Weber]

Hallo,

auf https://www.polarlicht-vorhersage.de/ wird eine Grafik zur Polarlichtvorhersage gezeigt. Die Daten dazu stammen von hier:

http://www.theusner.eu/aurora/forecast.php

Auf der Abszisse ist der Zeitverlauf aufgetragen. Was sagt die grüne Kurve aus? Wie kann die Kurve in der Zeit rückwärts verlaufen (dort, wo der rote Pfeil ist)?

Vor ein paar Wochen hatte ich mich bereits darüber gewundert:

Schöne Grüße
Werner

[Michael Theusner]

Hallo.

Dafür gibt es eine einfache Erklärung: die schwankende Geschwindigkeit des Sonnenwindes.
Denn die bestimmt, wann das Signal auf der Erde ankommt aus der die Vorhersage berechnet wird. Wenn 350 km/s herrschen, braucht das Signal 1h10m zur Erde (Satelliten am Lagrangepunkt in 1,5 Mio km Entfernung Richtung Sonne). Kommt zehn Minuten später eine Schockwelle an, hinter der die Geschwindigkeit auf 700 km/s steigt, sinkt die Zeit bis zur Erde auf einmal auf 35 Minuten. D.h. in meinem Diagramm würde die Vorhersagelinie auf einmal auf einen 25 Minuten früheren Zeitpunkt springen. Das als extremeres Beispiel. Durch kleine Schwankungen gibt es immer dieses leichte hin und her zappeln.

Viele Grüße,
Michael

[Werner Weber]

Hallo Michael,

erstmal vorweg: Deine Vorhersage funktioniert hervorragend!

Ich versuche Deine Erklärung zu verstehen und fasse mal mein derzeitiges Verständnis der Dinge zusammen:

Das Signal des Satelliten wird per Funk, nicht per Sonnenwind übertragen. Also braucht, nach einer Messung am Satelliten, das Signal praktisch immer gleich lange, nämlich 5 Sekunden, bis es auf der Erde eintrifft (abgesehen von minimalen Änderungen der Distanz Satellit - Erde, insbesondere beim Umschalten zwischen NASA/ACE und NOAA/DSCOVR).

Der Sonnenwind dahingegen hat wesentlich längere Laufzeiten, gegenüber denen die Laufzeit des Funksignals Satellit - Erde vernachlässigt werden kann.

Für jedes vom Satelliten empfangene Funksignalpaket gibt es nur mathematisch eindeutige Werte für die Sonnenwindgeschwindigkeit und dessen Stärke. Beginnend von einem Zeitpunkt t=0 auf der Erde an, kann so eine laufende Vorausberechnung für die Erde erfolgen. Jedes Paket lässt immer genau eine Voraussage für genau einen Zeitpunkt t=x zu, wobei sich x aus der im jeweiligen Signalpaket angegebenen Sonnenwindgeschwindigkeit ergibt.

Wie von Dir beschrieben, kann das zu einem Zeitpunkt t=10min auf der Erde eintreffende Signalpaket des Satelliten zeigen, dass jetzt eine Sonnenwindfront mit höherer, also veränderter Geschwindigkeit am Satelliten eingetroffen ist. Daraus ergibt sich entweder ein Polarlichtwahrscheinlichkeitswert für einen Zeitpunkt auf der Erde, für den bisher noch keine Vorhersage vorlag, oder aber eine Änderung des Polarlichtwahrscheinlichkeitswerts für einen Zeitpunkt, für den es bereits eine Vorhersage gibt. Ist letzteres der Fall, dann sollte sich die Polarlichtwahrscheinlichkeit für diesen Zeitpunkt erhöhen, denn es kommt zu der bereits laufenden Front ja eine weitere, schnellere Front hinzu, weswegen zu diesem Zeitpunkt zwei Fronten eintreffen werden.

Nichtsdestotrotz sollte für jeden Zeitpunkt mit vorhergesagter Polarlichtwahrscheinlichkeit immer eine mathematisch eindeutige Beziehung vorliegen: Zu jedem Zeitpunkt gibt es exakt eine Wahrscheinlichkeit, nicht zwei oder mehr Wahrscheinlichkeiten.

Ich hoffe, das passt so? Was ich also immer noch nicht verstehe ist, warum die Kurve durch den Empfang weiterer, neuer Satellitensignalpakete zu "zappeln" anfängt, anstatt sich als eine aus eindeutigen Werten immer jeweils neu erstellte, unzappelige, mathematisch eindeutige Funktion zu präsentieren.

Und was mich ganz besonders verblüfft: Was für ein Programm ist überhaupt in der Lage, solch "zappelige" Kurven zu zeichnen? Wie funktioniert dieses Zeichnen überhaupt? Ich habe so etwas noch nie gesehen!

Schöne Grüße
Werner