Hallo Ulrich,
: Aber wie kommst Du auf die mittleren 34eV für die Ionisation?
: Für Sauerstoff finde ich eine Ionisationsenergie von 13.6eV für
: Stickstoff von 14.5eV
: (http://environmentalchemistry.com/yogi/ ... ation.html)
: und die Anregungsenergien für Vibration und Rotation liegt ja
: normalerweise deutlich unter der Ionisationsschwelle.
: Zudem sollten die Aurora Elektronen ja ohnehin "nur" die
: nötige Energie zur Anregung der Sauerstoffatome und nicht -ionen
: liefern.
: Und hier liegt wohl die Anregungsenergie von O doch deutlich
: niedriger als im eV Bereich.
Deine Ionisationsenergien sind korrekt. Fürs Polarlicht sind nach O auch N2 und O2 wichtig, N kommt erst an vierter oder fünfter Stelle.
Der Streuquerschnitt für Anregungen nimmt mit der Impakt e- Energie ab (oberhalb der Anregungsenergie natürlich). keV e- sind nicht sehr effektive "Anreger." Der Streuquerschnitt fürs Ionisieren ist höher bei keV. Eine Ionisation produziert ein Sekundärelektron mit einigen eV Energie, manchmal bis zu einigen hundert eV. Diese Sekundärelektronen sorgen hauptsächlich für die Anregungen, aus denen das Polarlicht hervorgeht.
34 eV Energieverbrauch pro Ionisation ist nur ein grober Richtwert, um aus gemessenen Elektronendichten den gesamten Energieverbrauch im Polarlicht zu schätzen, oder um aus dem mit Satelliten gemessenen energetischen Elektronenfluss über der Polarlichtzone Elektronendichten, Leitfähigkeiten usw. zu schätzen. Meine 34 eV stammen aus einem relative alten Lehrbuch über die Ionosphere (Rishbeth and Garriot),
im autoritativen "Physics and Chemistry of the Upper Atmosphere" von M. H. Rees steht 35 eV, und http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
gibt 36 eV an. Der Wert stammt wohl in erster Linie aus Labormessungen wo man mit energetischen e- eine künstliche Atmosphäre bombardierte und ergab sich aus der resultierende Ionisation. Der Wert gilt also für e- Impakt in die Erdatmosphare mit Energien etwa 200 eV bis 50 keV.
Ich habe folgende allgemeine Darstellungen der Weltraumphysik im Internet gefunden:
http://www.phy6.org/Education/Intro.html
http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
Da das Gebiet enorm gross geworden ist, ist das Polarlicht da nicht erschöpfend behandelt.
Stephan
neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
-
Stephan Buchert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Hallo Ulrich,
: Aber wie kommst Du auf die mittleren 34eV für die Ionisation?
: Für Sauerstoff finde ich eine Ionisationsenergie von 13.6eV für
: Stickstoff von 14.5eV
: (http://environmentalchemistry.com/yogi/ ... ation.html)
: und die Anregungsenergien für Vibration und Rotation liegt ja
: normalerweise deutlich unter der Ionisationsschwelle.
: Zudem sollten die Aurora Elektronen ja ohnehin "nur" die
: nötige Energie zur Anregung der Sauerstoffatome und nicht -ionen
: liefern.
: Und hier liegt wohl die Anregungsenergie von O doch deutlich
: niedriger als im eV Bereich.
Deine Ionisationsenergien sind korrekt. Fürs Polarlicht sind nach O auch N2 und O2 wichtig, N kommt erst an vierter oder fünfter Stelle.
Der Streuquerschnitt für Anregungen nimmt mit der Impakt e- Energie ab (oberhalb der Anregungsenergie natürlich). keV e- sind nicht sehr effektive "Anreger." Der Streuquerschnitt fürs Ionisieren ist höher bei keV. Eine Ionisation produziert ein Sekundärelektron mit einigen eV Energie, manchmal bis zu einigen hundert eV. Diese Sekundärelektronen sorgen hauptsächlich für die Anregungen, aus denen das Polarlicht hervorgeht.
34 eV Energieverbrauch pro Ionisation ist nur ein grober Richtwert, um aus gemessenen Elektronendichten den gesamten Energieverbrauch im Polarlicht zu schätzen, oder um aus dem mit Satelliten gemessenen energetischen Elektronenfluss über der Polarlichtzone Elektronendichten, Leitfähigkeiten usw. zu schätzen. Meine 34 eV stammen aus einem relative alten Lehrbuch über die Ionosphere (Rishbeth and Garriot),
im autoritativen "Physics and Chemistry of the Upper Atmosphere" von M. H. Rees steht 35 eV, und http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
gibt 36 eV an. Der Wert stammt wohl in erster Linie aus Labormessungen wo man mit energetischen e- eine künstliche Atmosphäre bombardierte und ergab sich aus der resultierende Ionisation. Der Wert gilt also für e- Impakt in die Erdatmosphare mit Energien etwa 200 eV bis 50 keV.
Ich habe folgende allgemeine Darstellungen der Weltraumphysik im Internet gefunden:
http://www.phy6.org/Education/Intro.html
http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
Da das Gebiet enorm gross geworden ist, ist das Polarlicht da nicht erschöpfend behandelt.
Stephan
: Aber wie kommst Du auf die mittleren 34eV für die Ionisation?
: Für Sauerstoff finde ich eine Ionisationsenergie von 13.6eV für
: Stickstoff von 14.5eV
: (http://environmentalchemistry.com/yogi/ ... ation.html)
: und die Anregungsenergien für Vibration und Rotation liegt ja
: normalerweise deutlich unter der Ionisationsschwelle.
: Zudem sollten die Aurora Elektronen ja ohnehin "nur" die
: nötige Energie zur Anregung der Sauerstoffatome und nicht -ionen
: liefern.
: Und hier liegt wohl die Anregungsenergie von O doch deutlich
: niedriger als im eV Bereich.
Deine Ionisationsenergien sind korrekt. Fürs Polarlicht sind nach O auch N2 und O2 wichtig, N kommt erst an vierter oder fünfter Stelle.
Der Streuquerschnitt für Anregungen nimmt mit der Impakt e- Energie ab (oberhalb der Anregungsenergie natürlich). keV e- sind nicht sehr effektive "Anreger." Der Streuquerschnitt fürs Ionisieren ist höher bei keV. Eine Ionisation produziert ein Sekundärelektron mit einigen eV Energie, manchmal bis zu einigen hundert eV. Diese Sekundärelektronen sorgen hauptsächlich für die Anregungen, aus denen das Polarlicht hervorgeht.
34 eV Energieverbrauch pro Ionisation ist nur ein grober Richtwert, um aus gemessenen Elektronendichten den gesamten Energieverbrauch im Polarlicht zu schätzen, oder um aus dem mit Satelliten gemessenen energetischen Elektronenfluss über der Polarlichtzone Elektronendichten, Leitfähigkeiten usw. zu schätzen. Meine 34 eV stammen aus einem relative alten Lehrbuch über die Ionosphere (Rishbeth and Garriot),
im autoritativen "Physics and Chemistry of the Upper Atmosphere" von M. H. Rees steht 35 eV, und http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
gibt 36 eV an. Der Wert stammt wohl in erster Linie aus Labormessungen wo man mit energetischen e- eine künstliche Atmosphäre bombardierte und ergab sich aus der resultierende Ionisation. Der Wert gilt also für e- Impakt in die Erdatmosphare mit Energien etwa 200 eV bis 50 keV.
Ich habe folgende allgemeine Darstellungen der Weltraumphysik im Internet gefunden:
http://www.phy6.org/Education/Intro.html
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Da das Gebiet enorm gross geworden ist, ist das Polarlicht da nicht erschöpfend behandelt.
Stephan
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Stephan Buchert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Hallo Ulrich,
: Aber wie kommst Du auf die mittleren 34eV für die Ionisation?
: Für Sauerstoff finde ich eine Ionisationsenergie von 13.6eV für
: Stickstoff von 14.5eV
: (http://environmentalchemistry.com/yogi/ ... ation.html)
: und die Anregungsenergien für Vibration und Rotation liegt ja
: normalerweise deutlich unter der Ionisationsschwelle.
: Zudem sollten die Aurora Elektronen ja ohnehin "nur" die
: nötige Energie zur Anregung der Sauerstoffatome und nicht -ionen
: liefern.
: Und hier liegt wohl die Anregungsenergie von O doch deutlich
: niedriger als im eV Bereich.
Deine Ionisationsenergien sind richtig. Fürs Polarlicht sind nach O auch N2 und O2 wichtig, N kommt erst an vierter oder fünfter Stelle.
Der Streuquerschnitt für Anregungen nimmt mit der Impakt e- Energie ab (oberhalb der Anregungsenergie natürlich). keV e- sind nicht sehr effektive "Anreger." Der Streuquerschnitt fürs Ionisieren ist höher bei keV. Eine Ionisation produziert ein Sekundärelektron mit einigen eV Energie, manchmal bis zu einigen hundert eV. Diese Sekundärelektronen sorgen hauptsächlich für die Anregungen, aus denen das Polarlicht hervorgeht.
34 eV Energieverbrauch pro Ionisation ist nur ein grober Richtwert, um aus gemessenen Elektronendichten den gesamten Energieverbrauch im Polarlicht zu schätzen, oder um aus dem mit Satelliten gemessenen energetischen Elektronenfluss über der Polarlichtzone Elektronendichten, Leitfähigkeiten usw. zu schätzen. Meine 34 eV stammen aus einem relative alten Lehrbuch über die Ionosphere (Rishbeth and Garriot),
im autoritativen "Physics and Chemistry of the Upper Atmosphere" von M. H. Rees steht 35 eV, und http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
gibt 36 eV an. Der Wert stammt wohl in erster Linie aus Labormessungen wo man mit energetischen e- eine künstliche Atmosphäre bombardierte und ergab sich aus der resultierende Ionisation. Der Wert gilt also für e- Impakt in die Erdatmosphare mit Energien etwa 200 eV bis 50 keV.
Ich habe folgende allgemeine Darstellungen der Weltraumphysik im Internet gefunden:
http://www.phy6.org/Education/Intro.html
http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
Da das Gebiet enorm gross geworden ist, ist das Polarlicht da nicht erschöpfend behandelt.
Stephan
: Aber wie kommst Du auf die mittleren 34eV für die Ionisation?
: Für Sauerstoff finde ich eine Ionisationsenergie von 13.6eV für
: Stickstoff von 14.5eV
: (http://environmentalchemistry.com/yogi/ ... ation.html)
: und die Anregungsenergien für Vibration und Rotation liegt ja
: normalerweise deutlich unter der Ionisationsschwelle.
: Zudem sollten die Aurora Elektronen ja ohnehin "nur" die
: nötige Energie zur Anregung der Sauerstoffatome und nicht -ionen
: liefern.
: Und hier liegt wohl die Anregungsenergie von O doch deutlich
: niedriger als im eV Bereich.
Deine Ionisationsenergien sind richtig. Fürs Polarlicht sind nach O auch N2 und O2 wichtig, N kommt erst an vierter oder fünfter Stelle.
Der Streuquerschnitt für Anregungen nimmt mit der Impakt e- Energie ab (oberhalb der Anregungsenergie natürlich). keV e- sind nicht sehr effektive "Anreger." Der Streuquerschnitt fürs Ionisieren ist höher bei keV. Eine Ionisation produziert ein Sekundärelektron mit einigen eV Energie, manchmal bis zu einigen hundert eV. Diese Sekundärelektronen sorgen hauptsächlich für die Anregungen, aus denen das Polarlicht hervorgeht.
34 eV Energieverbrauch pro Ionisation ist nur ein grober Richtwert, um aus gemessenen Elektronendichten den gesamten Energieverbrauch im Polarlicht zu schätzen, oder um aus dem mit Satelliten gemessenen energetischen Elektronenfluss über der Polarlichtzone Elektronendichten, Leitfähigkeiten usw. zu schätzen. Meine 34 eV stammen aus einem relative alten Lehrbuch über die Ionosphere (Rishbeth and Garriot),
im autoritativen "Physics and Chemistry of the Upper Atmosphere" von M. H. Rees steht 35 eV, und http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
gibt 36 eV an. Der Wert stammt wohl in erster Linie aus Labormessungen wo man mit energetischen e- eine künstliche Atmosphäre bombardierte und ergab sich aus der resultierende Ionisation. Der Wert gilt also für e- Impakt in die Erdatmosphare mit Energien etwa 200 eV bis 50 keV.
Ich habe folgende allgemeine Darstellungen der Weltraumphysik im Internet gefunden:
http://www.phy6.org/Education/Intro.html
http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
Da das Gebiet enorm gross geworden ist, ist das Polarlicht da nicht erschöpfend behandelt.
Stephan
-
Stephan Buchert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Hallo Ulrich,
: Aber wie kommst Du auf die mittleren 34eV für die Ionisation?
: Für Sauerstoff finde ich eine Ionisationsenergie von 13.6eV für
: Stickstoff von 14.5eV
: (http://environmentalchemistry.com/yogi/ ... ation.html)
: und die Anregungsenergien für Vibration und Rotation liegt ja
: normalerweise deutlich unter der Ionisationsschwelle.
: Zudem sollten die Aurora Elektronen ja ohnehin "nur" die
: nötige Energie zur Anregung der Sauerstoffatome und nicht -ionen
: liefern.
: Und hier liegt wohl die Anregungsenergie von O doch deutlich
: niedriger als im eV Bereich.
Deine Ionisationsenergien sind richtig. Fürs Polarlicht sind nach O auch N2 und O2 wichtig, N kommt erst an vierter oder fünfter Stelle.
Der Streuquerschnitt für Anregungen nimmt mit der Impakt e- Energie ab (oberhalb der Anregungsenergie natürlich). keV e- sind nicht sehr effektive "Anreger." Bei keV ist der Streuquerschnitt für Ionisation höher. Eine Ionisation produziert ein Sekundärelektron mit einigen eV Energie, manchmal bis zu einigen hundert eV. Diese Sekundärelektronen sorgen hauptsächlich für die Anregungen, aus denen das Polarlicht hervorgeht. Daneben heizen sie auch schon vorhandene ionosphärische Elektronen (soweit die Sonne scheint), regen über inelastische Stösse nicht sichtbare Emissionen an und heizen über elastische Stösse das Neutralgas der Atmosphäre. Sie transportieren Energie weg indem sie entlang der Feldlinien aufwärts diffundieren.
All das ist in den 34 eV Energieverbrauch pro Ionisation grob eingerechnet. Es ist nur ein Richtwert, um aus gemessenen Elektronendichten einfach den gesamten Energieverbrauch im Polarlicht zu schätzen, oder um aus dem mit Satelliten gemessenen energetischen Elektronenfluss über der Polarlichtzone Elektronendichten, Leitfähigkeiten usw. zu schätzen. Meine 34 eV stammen aus einem relative alten Lehrbuch über die Ionosphere (Rishbeth and Garriot),
im autoritativen "Physics and Chemistry of the Upper Atmosphere" von M. H. Rees steht 35 eV, und http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
gibt 36 eV an. Die Werte kommen wohl in erster Linie von Labormessungen wo man mit energetischen e- eine künstliche Atmosphäre bombardierte, und sie ergeben sich aus der resultierende Ionisation. Der Wert gilt also für e- Impakt in die Erdatmosphare mit Energien etwa 200 eV bis 50 keV.
Für mehr quantitive, höhenabhängige Berechnungen löst man die umfangreichen Gleichungen mit dem Computer. Es gibt Programme dafür, die jeweils in langjähriger Arbeit von verschiedenen Forschergruppen aufgebaut wurden. Die Programme funktionieren teilweise auch für andere Planeten.
Ich habe folgende allgemeine Darstellungen der Weltraumphysik im Internet gefunden:
http://www.phy6.org/Education/Intro.html
http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
Das Gebiet ist enorm umfangreich geworden, und das Polarlicht ist da nicht erschöpfend behandelt.
Stephan
: Aber wie kommst Du auf die mittleren 34eV für die Ionisation?
: Für Sauerstoff finde ich eine Ionisationsenergie von 13.6eV für
: Stickstoff von 14.5eV
: (http://environmentalchemistry.com/yogi/ ... ation.html)
: und die Anregungsenergien für Vibration und Rotation liegt ja
: normalerweise deutlich unter der Ionisationsschwelle.
: Zudem sollten die Aurora Elektronen ja ohnehin "nur" die
: nötige Energie zur Anregung der Sauerstoffatome und nicht -ionen
: liefern.
: Und hier liegt wohl die Anregungsenergie von O doch deutlich
: niedriger als im eV Bereich.
Deine Ionisationsenergien sind richtig. Fürs Polarlicht sind nach O auch N2 und O2 wichtig, N kommt erst an vierter oder fünfter Stelle.
Der Streuquerschnitt für Anregungen nimmt mit der Impakt e- Energie ab (oberhalb der Anregungsenergie natürlich). keV e- sind nicht sehr effektive "Anreger." Bei keV ist der Streuquerschnitt für Ionisation höher. Eine Ionisation produziert ein Sekundärelektron mit einigen eV Energie, manchmal bis zu einigen hundert eV. Diese Sekundärelektronen sorgen hauptsächlich für die Anregungen, aus denen das Polarlicht hervorgeht. Daneben heizen sie auch schon vorhandene ionosphärische Elektronen (soweit die Sonne scheint), regen über inelastische Stösse nicht sichtbare Emissionen an und heizen über elastische Stösse das Neutralgas der Atmosphäre. Sie transportieren Energie weg indem sie entlang der Feldlinien aufwärts diffundieren.
All das ist in den 34 eV Energieverbrauch pro Ionisation grob eingerechnet. Es ist nur ein Richtwert, um aus gemessenen Elektronendichten einfach den gesamten Energieverbrauch im Polarlicht zu schätzen, oder um aus dem mit Satelliten gemessenen energetischen Elektronenfluss über der Polarlichtzone Elektronendichten, Leitfähigkeiten usw. zu schätzen. Meine 34 eV stammen aus einem relative alten Lehrbuch über die Ionosphere (Rishbeth and Garriot),
im autoritativen "Physics and Chemistry of the Upper Atmosphere" von M. H. Rees steht 35 eV, und http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
gibt 36 eV an. Die Werte kommen wohl in erster Linie von Labormessungen wo man mit energetischen e- eine künstliche Atmosphäre bombardierte, und sie ergeben sich aus der resultierende Ionisation. Der Wert gilt also für e- Impakt in die Erdatmosphare mit Energien etwa 200 eV bis 50 keV.
Für mehr quantitive, höhenabhängige Berechnungen löst man die umfangreichen Gleichungen mit dem Computer. Es gibt Programme dafür, die jeweils in langjähriger Arbeit von verschiedenen Forschergruppen aufgebaut wurden. Die Programme funktionieren teilweise auch für andere Planeten.
Ich habe folgende allgemeine Darstellungen der Weltraumphysik im Internet gefunden:
http://www.phy6.org/Education/Intro.html
http://www.oulu.fi/~spaceweb/textbook/auroras.html
Das Gebiet ist enorm umfangreich geworden, und das Polarlicht ist da nicht erschöpfend behandelt.
Stephan
-
Dirk
Re: Anmerkungen
Was hier unter diesem Topic zur Aurora-Physik geschrieben worden ist ist alles schon sehr gut, insbesondere die Erklaerungen von Martin Diehl und Stephan Buchert sind gut. Ich will ein paar Kommentare machen, die hoffentlich noch weiter zur Erklaerung beitragen.
Es gibt Aurora auch auf Venus und Mars, allerdings nicht so wie wir die von der Erde her kennen. Dort ist die Aurora nicht besonders hell, und vor allem fast ohne jede Struktur. D.h. es gibt diffuses Luftleuchten in Flecken, die nahezu kontinentale Groesse haben. Das wird verurscht durch Sonnenwind der auf der Nachtseite, sozusagen im Kielwasser, turbulent ist und "rueckwaerts" zurueck zum Planeten stroemen kann. Die hellen und strukturierten Aurora Vorhaenge die wie hier auf der Erde sehen brauchen eine Magnetosphaere.
Die in der "magnetischen Flasche" gefangenen Teilchen machen den Ringstrom aus. Die Spiegelpunkte sind oft nahe am Aequator, d.h. viele dieser Teilchen kommen ueberhaupt kaum der Ionosphaere nahe. Die Lebensdauer von solchen "trapped particles" kann Jahrzehnte betragen (das konnte man sehen als z.B. nukleare Explosionen bestimmte ionisierte Isotope in die Van-Allen Belts eingebracht hatten). Wechselwirkung mit Plasmawellen kann diese "trapped particles" in den "loss cone" bringen, sodass die dann in der Ionosphaere Aurora verursachen koennen. Das passiert kontinuierlich, und erzeugt einen Ring von recht schwacher diffuser Aurora an der aequatoriellen Grenze des Aurora Ovals. Dieser Ring wird als "diffuse aurora" oder "trapping boundary" bezeichnet. Die Elektronen im Ringstrom haben recht hohe Energie (verglichen mit normaler Aurora), von etlichen 100 keV bis MeV. Diese "diffuse aurora" ist meistens nicht nicht blossem Auge sichtbar, aber zeigt sich regelmaessing in den lichtverstaerken Allsky Kameras und in Satelliten Bildern.
Die "discrete aurora" findet polwaerts der "diffuse aurora" statt, d.h. die Aurora Elektronen stammen nicht aus dem Van Allen Belt, sondern kommen aus dem Magnetotail.
Die "discrete aurora", die gruenen Vorhanenge, haben Elektronen von meist 1-10 keV (manchmal mehr, manchmal weniger). 10 keV und mehr geben eine violette Unterkante, wenns nur 100 eV sind gibt es fast nur rote Aurora. Wie diese Elektronen beschleunigt werden ist ein heiss debatierter Forschungsgegenstand. Grosse elektrische Felder (mit Ausdehnung von etlichern 1000 km entlang der Feldlienien) klingen attraktiv, und werden von vielen Leuten als erwiesen betrachten. Das Problem ist, dass es nicht klar ist wie so ein Feld erzeugt wird oder wie sich damit die Struktur der Aurora erklaeren laesst. Ebenfalls attraktiv ist Beschleunigung durch Alfven Wellen. Das sind Magnetfeld Wellen die entlang von Feldlinen laufen, aehnlich wie eine Welle entlang eines losen Seils laufen wuerde. Die Welle hat ein feldparallels E-Feld, das Elektronen beschleunigen kann. Und dann gibt es noch die "Rekonnektion", wenn Plasmastroemung gezwungen wird quer zu Magnetfeldlinien zu fliessen. Das verursacht kleinraeumige starke elektrische Felder, und schiesst beschleunigtes Plasma entlang den Magnetfeldlienien aus dem "Rekonnektion-Gebiet" heraus. Ein Modell oder eine Theorie die die Beschleunigung der Aurora Elektronen beschreibt, muss ja auch noch die Struktur der Vorhaenge erklaeren. Dafuer funktioniert die Rekonnektion am besten.
Dazu kann ich eine Web Seite (auf englisch) empfehlen, wo sowohl die "trapped particles" als auch "electrostatic fields" beschrieben werden: http://sprg.ssl.berkeley.edu/~cyclopi/lesson1.html .
Und dann noch was zu den magischen 35 eV Energieverlust: Das ist die durchschnittliche Energie die eine Elektron in Luft verliert pro erzeugter Ionisation. Diese Energie geht in Ionisationsenergie, andere Anregungsenergie, und in ein Sekundaeres Elektron. In dem Mittelwert sind auch Energieverluste eingeschlossen, die nicht zu Ionisation fuehren. In den 50er Jahren (ich glaube 1956) hat jemand names Gruen das gemessen indem er Elektronen in eine Vakuum Kammer geschossen hat, und geguckt hat wie die Luft dadrin dann gluehte. Fred Rees hat dies dann aufgegriffen und gesagt, dass es ja eigentlich keine Rolle spielt wie die Luft verteilt ist, und das es nur wichtig ist zu zaehlen wieviele Kollisionen ein Elektron macht. Damit liess sich dann das Profil der Leuchterscheinung in Gruens Kammer auf die obere Atmosphaere abbilden, und das Hoehenprofil von Aurora berechnen. Heute machen wir sowas indem wir ein numerischen Modell laufen lassen, das die Kollisionen simultiert.
Messungen der Aurora Elektronen werden von vielen Satelliten routinemaessig gemacht. Meistens (z.B in den DMSP Satelliten) mit zu wenig Winkelaufloesung, um den "loss cone" sehen zu koennen. Die besten Messungen, sowohl in zeitlicher als auch Winkelaufloesung, hat der FAST Satellit gemacht http://sprg.ssl.berkeley.edu/fast/. Allerdings habe ich auf die Schnelle kein Beisiel auf der Webseite gefunden, wo man den loss cone gut sehen kann.
-Dirk
Es gibt Aurora auch auf Venus und Mars, allerdings nicht so wie wir die von der Erde her kennen. Dort ist die Aurora nicht besonders hell, und vor allem fast ohne jede Struktur. D.h. es gibt diffuses Luftleuchten in Flecken, die nahezu kontinentale Groesse haben. Das wird verurscht durch Sonnenwind der auf der Nachtseite, sozusagen im Kielwasser, turbulent ist und "rueckwaerts" zurueck zum Planeten stroemen kann. Die hellen und strukturierten Aurora Vorhaenge die wie hier auf der Erde sehen brauchen eine Magnetosphaere.
Die in der "magnetischen Flasche" gefangenen Teilchen machen den Ringstrom aus. Die Spiegelpunkte sind oft nahe am Aequator, d.h. viele dieser Teilchen kommen ueberhaupt kaum der Ionosphaere nahe. Die Lebensdauer von solchen "trapped particles" kann Jahrzehnte betragen (das konnte man sehen als z.B. nukleare Explosionen bestimmte ionisierte Isotope in die Van-Allen Belts eingebracht hatten). Wechselwirkung mit Plasmawellen kann diese "trapped particles" in den "loss cone" bringen, sodass die dann in der Ionosphaere Aurora verursachen koennen. Das passiert kontinuierlich, und erzeugt einen Ring von recht schwacher diffuser Aurora an der aequatoriellen Grenze des Aurora Ovals. Dieser Ring wird als "diffuse aurora" oder "trapping boundary" bezeichnet. Die Elektronen im Ringstrom haben recht hohe Energie (verglichen mit normaler Aurora), von etlichen 100 keV bis MeV. Diese "diffuse aurora" ist meistens nicht nicht blossem Auge sichtbar, aber zeigt sich regelmaessing in den lichtverstaerken Allsky Kameras und in Satelliten Bildern.
Die "discrete aurora" findet polwaerts der "diffuse aurora" statt, d.h. die Aurora Elektronen stammen nicht aus dem Van Allen Belt, sondern kommen aus dem Magnetotail.
Die "discrete aurora", die gruenen Vorhanenge, haben Elektronen von meist 1-10 keV (manchmal mehr, manchmal weniger). 10 keV und mehr geben eine violette Unterkante, wenns nur 100 eV sind gibt es fast nur rote Aurora. Wie diese Elektronen beschleunigt werden ist ein heiss debatierter Forschungsgegenstand. Grosse elektrische Felder (mit Ausdehnung von etlichern 1000 km entlang der Feldlienien) klingen attraktiv, und werden von vielen Leuten als erwiesen betrachten. Das Problem ist, dass es nicht klar ist wie so ein Feld erzeugt wird oder wie sich damit die Struktur der Aurora erklaeren laesst. Ebenfalls attraktiv ist Beschleunigung durch Alfven Wellen. Das sind Magnetfeld Wellen die entlang von Feldlinen laufen, aehnlich wie eine Welle entlang eines losen Seils laufen wuerde. Die Welle hat ein feldparallels E-Feld, das Elektronen beschleunigen kann. Und dann gibt es noch die "Rekonnektion", wenn Plasmastroemung gezwungen wird quer zu Magnetfeldlinien zu fliessen. Das verursacht kleinraeumige starke elektrische Felder, und schiesst beschleunigtes Plasma entlang den Magnetfeldlienien aus dem "Rekonnektion-Gebiet" heraus. Ein Modell oder eine Theorie die die Beschleunigung der Aurora Elektronen beschreibt, muss ja auch noch die Struktur der Vorhaenge erklaeren. Dafuer funktioniert die Rekonnektion am besten.
Dazu kann ich eine Web Seite (auf englisch) empfehlen, wo sowohl die "trapped particles" als auch "electrostatic fields" beschrieben werden: http://sprg.ssl.berkeley.edu/~cyclopi/lesson1.html .
Und dann noch was zu den magischen 35 eV Energieverlust: Das ist die durchschnittliche Energie die eine Elektron in Luft verliert pro erzeugter Ionisation. Diese Energie geht in Ionisationsenergie, andere Anregungsenergie, und in ein Sekundaeres Elektron. In dem Mittelwert sind auch Energieverluste eingeschlossen, die nicht zu Ionisation fuehren. In den 50er Jahren (ich glaube 1956) hat jemand names Gruen das gemessen indem er Elektronen in eine Vakuum Kammer geschossen hat, und geguckt hat wie die Luft dadrin dann gluehte. Fred Rees hat dies dann aufgegriffen und gesagt, dass es ja eigentlich keine Rolle spielt wie die Luft verteilt ist, und das es nur wichtig ist zu zaehlen wieviele Kollisionen ein Elektron macht. Damit liess sich dann das Profil der Leuchterscheinung in Gruens Kammer auf die obere Atmosphaere abbilden, und das Hoehenprofil von Aurora berechnen. Heute machen wir sowas indem wir ein numerischen Modell laufen lassen, das die Kollisionen simultiert.
Messungen der Aurora Elektronen werden von vielen Satelliten routinemaessig gemacht. Meistens (z.B in den DMSP Satelliten) mit zu wenig Winkelaufloesung, um den "loss cone" sehen zu koennen. Die besten Messungen, sowohl in zeitlicher als auch Winkelaufloesung, hat der FAST Satellit gemacht http://sprg.ssl.berkeley.edu/fast/. Allerdings habe ich auf die Schnelle kein Beisiel auf der Webseite gefunden, wo man den loss cone gut sehen kann.
-Dirk
-
Peter Broich
Danke Dirk, fuer die fundierte Analyse des PL`s.. *LINK*
soweit das heute Wissendschaftlich belegt ist.
So wie ich das als interessierter Leihe verfolge sind da noch etliche
fragezeichen vorhanden bzw. zu loesen.
Sicher werden nun einige, die hier etwas zum Thema gepostet haben,
etwas in Ihrer meihnung bestaetigt fuehlen, und andere wiederum neue Fragen aufwerfen;-)
So ist nun mal die Wissenschaft. Infomativ, Spannend und Fragend zugleich.
Nochmal Danke und viele Polarlichter wuenscht.
pit03 (Peter Broich).
P.S. Gruss auch an Karin.
s hier unter diesem Topic zur Aurora-Physik geschrieben worden
: ist ist alles schon sehr gut, insbesondere die Erklaerungen von
: Martin Diehl und Stephan Buchert sind gut. Ich will ein paar
: Kommentare machen, die hoffentlich noch weiter zur Erklaerung
: beitragen.
: Es gibt Aurora auch auf Venus und Mars, allerdings nicht so wie wir
: die von der Erde her kennen. Dort ist die Aurora nicht besonders
: hell, und vor allem fast ohne jede Struktur. D.h. es gibt
: diffuses Luftleuchten in Flecken, die nahezu kontinentale
: Groesse haben. Das wird verurscht durch Sonnenwind der auf der
: Nachtseite, sozusagen im Kielwasser, turbulent ist und
: "rueckwaerts" zurueck zum Planeten stroemen kann. Die
: hellen und strukturierten Aurora Vorhaenge die wie hier auf der
: Erde sehen brauchen eine Magnetosphaere.
: Die in der "magnetischen Flasche" gefangenen Teilchen
: machen den Ringstrom aus. Die Spiegelpunkte sind oft nahe am
: Aequator, d.h. viele dieser Teilchen kommen ueberhaupt kaum der
: Ionosphaere nahe. Die Lebensdauer von solchen "trapped
: particles" kann Jahrzehnte betragen (das konnte man sehen
: als z.B. nukleare Explosionen bestimmte ionisierte Isotope in
: die Van-Allen Belts eingebracht hatten). Wechselwirkung mit
: Plasmawellen kann diese "trapped particles" in den
: "loss cone" bringen, sodass die dann in der
: Ionosphaere Aurora verursachen koennen. Das passiert
: kontinuierlich, und erzeugt einen Ring von recht schwacher
: diffuser Aurora an der aequatoriellen Grenze des Aurora Ovals.
: Dieser Ring wird als "diffuse aurora" oder
: "trapping boundary" bezeichnet. Die Elektronen im
: Ringstrom haben recht hohe Energie (verglichen mit normaler
: Aurora), von etlichen 100 keV bis MeV. Diese "diffuse
: aurora" ist meistens nicht nicht blossem Auge sichtbar,
: aber zeigt sich regelmaessing in den lichtverstaerken Allsky
: Kameras und in Satelliten Bildern.
: Die "discrete aurora" findet polwaerts der "diffuse
: aurora" statt, d.h. die Aurora Elektronen stammen nicht aus
: dem Van Allen Belt, sondern kommen aus dem Magnetotail.
: Die "discrete aurora", die gruenen Vorhanenge, haben
: Elektronen von meist 1-10 keV (manchmal mehr, manchmal weniger).
: 10 keV und mehr geben eine violette Unterkante, wenns nur 100 eV
: sind gibt es fast nur rote Aurora. Wie diese Elektronen
: beschleunigt werden ist ein heiss debatierter
: Forschungsgegenstand. Grosse elektrische Felder (mit Ausdehnung
: von etlichern 1000 km entlang der Feldlienien) klingen
: attraktiv, und werden von vielen Leuten als erwiesen betrachten.
: Das Problem ist, dass es nicht klar ist wie so ein Feld erzeugt
: wird oder wie sich damit die Struktur der Aurora erklaeren
: laesst. Ebenfalls attraktiv ist Beschleunigung durch Alfven
: Wellen. Das sind Magnetfeld Wellen die entlang von Feldlinen
: laufen, aehnlich wie eine Welle entlang eines losen Seils laufen
: wuerde. Die Welle hat ein feldparallels E-Feld, das Elektronen
: beschleunigen kann. Und dann gibt es noch die
: "Rekonnektion", wenn Plasmastroemung gezwungen wird
: quer zu Magnetfeldlinien zu fliessen. Das verursacht
: kleinraeumige starke elektrische Felder, und schiesst
: beschleunigtes Plasma entlang den Magnetfeldlienien aus dem
: "Rekonnektion-Gebiet" heraus. Ein Modell oder eine
: Theorie die die Beschleunigung der Aurora Elektronen beschreibt,
: muss ja auch noch die Struktur der Vorhaenge erklaeren. Dafuer
: funktioniert die Rekonnektion am besten.
: Dazu kann ich eine Web Seite (auf englisch) empfehlen, wo sowohl
: die "trapped particles" als auch "electrostatic
: fields" beschrieben werden:
: http://sprg.ssl.berkeley.edu/~cyclopi/lesson1.html .
: Und dann noch was zu den magischen 35 eV Energieverlust: Das ist
: die durchschnittliche Energie die eine Elektron in Luft verliert
: pro erzeugter Ionisation. Diese Energie geht in
: Ionisationsenergie, andere Anregungsenergie, und in ein
: Sekundaeres Elektron. In dem Mittelwert sind auch
: Energieverluste eingeschlossen, die nicht zu Ionisation fuehren.
: In den 50er Jahren (ich glaube 1956) hat jemand names Gruen das
: gemessen indem er Elektronen in eine Vakuum Kammer geschossen
: hat, und geguckt hat wie die Luft dadrin dann gluehte. Fred Rees
: hat dies dann aufgegriffen und gesagt, dass es ja eigentlich
: keine Rolle spielt wie die Luft verteilt ist, und das es nur
: wichtig ist zu zaehlen wieviele Kollisionen ein Elektron macht.
: Damit liess sich dann das Profil der Leuchterscheinung in Gruens
: Kammer auf die obere Atmosphaere abbilden, und das Hoehenprofil
: von Aurora berechnen. Heute machen wir sowas indem wir ein
: numerischen Modell laufen lassen, das die Kollisionen
: simultiert.
: Messungen der Aurora Elektronen werden von vielen Satelliten
: routinemaessig gemacht. Meistens (z.B in den DMSP Satelliten)
: mit zu wenig Winkelaufloesung, um den "loss cone"
: sehen zu koennen. Die besten Messungen, sowohl in zeitlicher als
: auch Winkelaufloesung, hat der FAST Satellit gemacht
: http://sprg.ssl.berkeley.edu/fast/ . Allerdings habe ich auf die
: Schnelle kein Beisiel auf der Webseite gefunden, wo man den loss
: cone gut sehen kann.
: -Dirk
So wie ich das als interessierter Leihe verfolge sind da noch etliche
fragezeichen vorhanden bzw. zu loesen.
Sicher werden nun einige, die hier etwas zum Thema gepostet haben,
etwas in Ihrer meihnung bestaetigt fuehlen, und andere wiederum neue Fragen aufwerfen;-)
So ist nun mal die Wissenschaft. Infomativ, Spannend und Fragend zugleich.
Nochmal Danke und viele Polarlichter wuenscht.
pit03 (Peter Broich).
P.S. Gruss auch an Karin.
s hier unter diesem Topic zur Aurora-Physik geschrieben worden
: ist ist alles schon sehr gut, insbesondere die Erklaerungen von
: Martin Diehl und Stephan Buchert sind gut. Ich will ein paar
: Kommentare machen, die hoffentlich noch weiter zur Erklaerung
: beitragen.
: Es gibt Aurora auch auf Venus und Mars, allerdings nicht so wie wir
: die von der Erde her kennen. Dort ist die Aurora nicht besonders
: hell, und vor allem fast ohne jede Struktur. D.h. es gibt
: diffuses Luftleuchten in Flecken, die nahezu kontinentale
: Groesse haben. Das wird verurscht durch Sonnenwind der auf der
: Nachtseite, sozusagen im Kielwasser, turbulent ist und
: "rueckwaerts" zurueck zum Planeten stroemen kann. Die
: hellen und strukturierten Aurora Vorhaenge die wie hier auf der
: Erde sehen brauchen eine Magnetosphaere.
: Die in der "magnetischen Flasche" gefangenen Teilchen
: machen den Ringstrom aus. Die Spiegelpunkte sind oft nahe am
: Aequator, d.h. viele dieser Teilchen kommen ueberhaupt kaum der
: Ionosphaere nahe. Die Lebensdauer von solchen "trapped
: particles" kann Jahrzehnte betragen (das konnte man sehen
: als z.B. nukleare Explosionen bestimmte ionisierte Isotope in
: die Van-Allen Belts eingebracht hatten). Wechselwirkung mit
: Plasmawellen kann diese "trapped particles" in den
: "loss cone" bringen, sodass die dann in der
: Ionosphaere Aurora verursachen koennen. Das passiert
: kontinuierlich, und erzeugt einen Ring von recht schwacher
: diffuser Aurora an der aequatoriellen Grenze des Aurora Ovals.
: Dieser Ring wird als "diffuse aurora" oder
: "trapping boundary" bezeichnet. Die Elektronen im
: Ringstrom haben recht hohe Energie (verglichen mit normaler
: Aurora), von etlichen 100 keV bis MeV. Diese "diffuse
: aurora" ist meistens nicht nicht blossem Auge sichtbar,
: aber zeigt sich regelmaessing in den lichtverstaerken Allsky
: Kameras und in Satelliten Bildern.
: Die "discrete aurora" findet polwaerts der "diffuse
: aurora" statt, d.h. die Aurora Elektronen stammen nicht aus
: dem Van Allen Belt, sondern kommen aus dem Magnetotail.
: Die "discrete aurora", die gruenen Vorhanenge, haben
: Elektronen von meist 1-10 keV (manchmal mehr, manchmal weniger).
: 10 keV und mehr geben eine violette Unterkante, wenns nur 100 eV
: sind gibt es fast nur rote Aurora. Wie diese Elektronen
: beschleunigt werden ist ein heiss debatierter
: Forschungsgegenstand. Grosse elektrische Felder (mit Ausdehnung
: von etlichern 1000 km entlang der Feldlienien) klingen
: attraktiv, und werden von vielen Leuten als erwiesen betrachten.
: Das Problem ist, dass es nicht klar ist wie so ein Feld erzeugt
: wird oder wie sich damit die Struktur der Aurora erklaeren
: laesst. Ebenfalls attraktiv ist Beschleunigung durch Alfven
: Wellen. Das sind Magnetfeld Wellen die entlang von Feldlinen
: laufen, aehnlich wie eine Welle entlang eines losen Seils laufen
: wuerde. Die Welle hat ein feldparallels E-Feld, das Elektronen
: beschleunigen kann. Und dann gibt es noch die
: "Rekonnektion", wenn Plasmastroemung gezwungen wird
: quer zu Magnetfeldlinien zu fliessen. Das verursacht
: kleinraeumige starke elektrische Felder, und schiesst
: beschleunigtes Plasma entlang den Magnetfeldlienien aus dem
: "Rekonnektion-Gebiet" heraus. Ein Modell oder eine
: Theorie die die Beschleunigung der Aurora Elektronen beschreibt,
: muss ja auch noch die Struktur der Vorhaenge erklaeren. Dafuer
: funktioniert die Rekonnektion am besten.
: Dazu kann ich eine Web Seite (auf englisch) empfehlen, wo sowohl
: die "trapped particles" als auch "electrostatic
: fields" beschrieben werden:
: http://sprg.ssl.berkeley.edu/~cyclopi/lesson1.html .
: Und dann noch was zu den magischen 35 eV Energieverlust: Das ist
: die durchschnittliche Energie die eine Elektron in Luft verliert
: pro erzeugter Ionisation. Diese Energie geht in
: Ionisationsenergie, andere Anregungsenergie, und in ein
: Sekundaeres Elektron. In dem Mittelwert sind auch
: Energieverluste eingeschlossen, die nicht zu Ionisation fuehren.
: In den 50er Jahren (ich glaube 1956) hat jemand names Gruen das
: gemessen indem er Elektronen in eine Vakuum Kammer geschossen
: hat, und geguckt hat wie die Luft dadrin dann gluehte. Fred Rees
: hat dies dann aufgegriffen und gesagt, dass es ja eigentlich
: keine Rolle spielt wie die Luft verteilt ist, und das es nur
: wichtig ist zu zaehlen wieviele Kollisionen ein Elektron macht.
: Damit liess sich dann das Profil der Leuchterscheinung in Gruens
: Kammer auf die obere Atmosphaere abbilden, und das Hoehenprofil
: von Aurora berechnen. Heute machen wir sowas indem wir ein
: numerischen Modell laufen lassen, das die Kollisionen
: simultiert.
: Messungen der Aurora Elektronen werden von vielen Satelliten
: routinemaessig gemacht. Meistens (z.B in den DMSP Satelliten)
: mit zu wenig Winkelaufloesung, um den "loss cone"
: sehen zu koennen. Die besten Messungen, sowohl in zeitlicher als
: auch Winkelaufloesung, hat der FAST Satellit gemacht
: http://sprg.ssl.berkeley.edu/fast/ . Allerdings habe ich auf die
: Schnelle kein Beisiel auf der Webseite gefunden, wo man den loss
: cone gut sehen kann.
: -Dirk
-
Lutz Schenk
Re: Anmerkungen, Danke !
Hallo Dirk, und auch alle Anderen, die diesen Thread so informativ gestaltet haben !!!
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
-
Lutz Schenk
Re: Anmerkungen, Danke !
Hallo Dirk, und auch alle Anderen, die diesen Thread so informativ gestaltet haben !!!
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
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Viele Grüße,
Lutz
-
Lutz Schenk
Re: Anmerkungen, Danke !
Hallo Dirk, und auch alle Anderen, die diesen Thread so informativ gestaltet haben !!!
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
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Lutz
-
Lutz Schenk
Re: Anmerkungen, Danke !
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Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
-
Lutz Schenk
Re: Anmerkungen, Danke !
Hallo Dirk, und auch alle Anderen, die diesen Thread so informativ gestaltet haben !!!
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
-
Lutz Schenk
Re: Anmerkungen, Danke !
Hallo Dirk, und auch alle Anderen, die diesen Thread so informativ gestaltet haben !!!
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
Tolle Infos und auch feine Links habt Ihr da gebracht. Super.
Viele Grüße,
Lutz
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Lutz Schenk
Re: Anmerkungen, Danke !
Hallo Dirk, und auch alle Anderen, die diesen Thread so informativ gestaltet haben !!!
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Lutz
PS.: Versuch Nr. 7
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Lutz
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