Hallo,
ich habe im Rahmen eines Schulvortrags, eine Internetseite erstellt, die sich mit der PHYSIKALISCHEN Entstehung von Polarlichtern beschäftigt. Wichtige Erscheinungen werden mit Formeln und Gesetzen erklärt. Außerdem geht es um die Folgen der Sonnenflecken für unser Klima. Ich habe den Inhalt dieses Schulvortrages ins Internet gestellt, da ich selber bei der Suche nach physikalischen Erklärungen für dieses Phänomen im Internet nur sehr wenig Informationen gefunden habe. Da die meisten Seiten die Entstehung nur sehr allgemein erklären, dachte ich mir stellt solch eine Seite eine gute Ergänzung dar, für all jene, die Polarlichter auch mal vom physikalischen Aspekt betrachten wollen:
Hier die Seite:
http://polarlicht-gfs.de.vu
Vielleicht interessiert dies ja jemanden:
Liebe Grüße
Klaus
neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
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Klaus
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
Sorry, bei dem Link fehlt das t vom Polarlicht. Also nochmal der Link:
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Peter Schack
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
: Sorry, bei dem Link fehlt das t vom Polarlicht. Also nochmal der
: Link:
Hallo Klaus,
Dein Beitrag hat mir so gut gefallen, daß ich ihn gleich zweimal gelesen habe. Bis auf die physikalische Formeluntermauerung habe ich so ziemlich das Wichtigste verstanden.
Für den fortgeschrittenen Neuling wie mich ein Grund, Deine Seite unter meinen Favoriten zu speichern!
Dafür ein herzliches Danke!
Peter
: Link:
Hallo Klaus,
Dein Beitrag hat mir so gut gefallen, daß ich ihn gleich zweimal gelesen habe. Bis auf die physikalische Formeluntermauerung habe ich so ziemlich das Wichtigste verstanden.
Für den fortgeschrittenen Neuling wie mich ein Grund, Deine Seite unter meinen Favoriten zu speichern!
Dafür ein herzliches Danke!
Peter
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Klaus
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
Danke, Peter, das freut mich zu hören.
Hinter der Ausarbeitung des Themas steckte sehr viel Arbeit. Deshalb bin ich froh, dass ich außer einer evtl. guten Note für den Vortrag, dieses "Wissen" auch noch anderen über das Internet zur Verfügung stellen kann.
Klaus
Hinter der Ausarbeitung des Themas steckte sehr viel Arbeit. Deshalb bin ich froh, dass ich außer einer evtl. guten Note für den Vortrag, dieses "Wissen" auch noch anderen über das Internet zur Verfügung stellen kann.
Klaus
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Tina
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Danke für diesen link:))) Für mich als "Einsteiger" und Biologe ein guter Anfang;))
Gruss
Tina
Gruss
Tina
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Ulrich Rieth
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Hallo Klaus!
Erstmal vielen Dank für die anschauliche physikalische Ausarbeitung und die Veröffentlichung hier im Forum.
Ich hab mal wieder lange überlegt, ob ich die folgende Nachfrage lieber als E-Mail oder doch ins Forum schreiben soll.
Letztlich dachte ich, dass sie vielleicht einigen hier auch nützlich sein könnte und so hab ich mich fürs Forum entschieden.
In der Arbeit beschreibst Du ja sehr schön den Einfang der Aurora-Elektronen in die Magnetosphäre.
´Hierbei wird dann sehr ausführlich auf das Prinzip der magnetischen Flasche eingegangen.
Im Glossar, das gestern von Wiebke gepostet wurde steht zu diesem Prinzip bzw. zu dem kompletten Begriff des "Trapping" folgendes:
"Einfangen (von Teilchen) (trapping) - Der Prozeß, der dazu führt, daß elektrisch geladene Teilchen (wie Protonen und Elektronen) für lange Zeiten auf gewisse Bahnen innerhalb eines von magnetischen Feldlinien durchsetzten Raums beschränkt bleiben. Solche Partikel bewegen sich, wenn ihre Energie nicht zu hoch ist, entlang von spiralförmigen Bahnen um Feldlinien und werden von diesen geführt. Die Ausweglosigkeit gewisser Bahnen ergibt sich daraus, daß für ein Teilchen, welches in Regionen mit stärkerem Magnetfeld geführt wird, die Geschwindigkeitskomponente in Feldrichtung abgebremst wird (wobei die Gesamtenergie nicht abnimmt, sondern sich nur auf die Radialkomponente überträgt). Letztlich wird das Teilchen reflektiert, ohne je die Erde erreicht zu haben und auf eine Bahn in Richtung des gegenüberliegenden Pols zurückgelenkt. Weil sich aber beide Enden der geschlossenen Feldlinie bis zur Erdoberfläche erstrecken, wo die Intensität höher ist als in äquatorialen Regionen, können Ladungsträger für lange Zeit auf solchen hörnchenförmigen Bahnen gefangen bleiben. Niemals erreichen sie die Atmosphäre und verlieren sich dort (durch Kollisionen mit Luftmolekülen), denn, wann immer sie sich den "Enden" der Feldlinien nähern, wird ihre Geschwindigkeit in diese Richtung gebremst und sie werden schließlich reflektiert."
Quelle: http://www.phy6.org/earthmag/Dglossar.htm#dm102
Wie man eben lesen konnte liegen die Reflexions- oder Spiegelpunkte oberhalb der Atmosphäre. Gleiches hatte ich auch dem Buch von Neil Davis entnommen.
Mit diesen Erklärungen komme ich also zum Schluss, dass die eingefangenen Teilchen so kein Polarlicht erzeugen können.
Dies liegt aber nicht nur daran, dass sie nicht tief genug in die Atmosphäre kommen, sondern vor allem auch daran, dass die Geschwindigkeit der eingefangen Teilchen in der magnetischen Flasche noch viel zu gering sind, um ausreichend Stoßanregungen und damit Energieübertragungen machen zu können, die dann für sichtbares Polarlicht ausreichen.
Folglich müssen die gespeicherten Elektronen erstmal von einigen Elektronenvolt auf einge Megaelektronenvolt beschleunigt werden.
Wie das genau passiert, habe ich bisher noch nicht gefunden.
Daher hoffe ich, das Dirk Lummerzheim hier evtl. mal was zu schreiben kann.
Vielleicht gibt es ja irgendwo dadraußen doch noch eine Webseite, die den Vorgang, soweit er bisher verstanden ist, mit einfachen Grafiken und Formeln zusammenfasst. Aber da es wohl immer noch viele Unbekannte gibt, glaube ich hier die Lösung gefunden zu haben, weshalb Du bei Deiner Recherche keine komplette Lösung der Fragestellung, wie das Polarlicht entsteht, gefunden hast.
Wenn hier irgendwelche Physiker sind, die noch ein paar Erklärungen beitragen können, so hoffe ich, dass hiermit eine kleine Diskussion engeregt ist.
Viele Grüße
Ulrich
Erstmal vielen Dank für die anschauliche physikalische Ausarbeitung und die Veröffentlichung hier im Forum.
Ich hab mal wieder lange überlegt, ob ich die folgende Nachfrage lieber als E-Mail oder doch ins Forum schreiben soll.
Letztlich dachte ich, dass sie vielleicht einigen hier auch nützlich sein könnte und so hab ich mich fürs Forum entschieden.
In der Arbeit beschreibst Du ja sehr schön den Einfang der Aurora-Elektronen in die Magnetosphäre.
´Hierbei wird dann sehr ausführlich auf das Prinzip der magnetischen Flasche eingegangen.
Im Glossar, das gestern von Wiebke gepostet wurde steht zu diesem Prinzip bzw. zu dem kompletten Begriff des "Trapping" folgendes:
"Einfangen (von Teilchen) (trapping) - Der Prozeß, der dazu führt, daß elektrisch geladene Teilchen (wie Protonen und Elektronen) für lange Zeiten auf gewisse Bahnen innerhalb eines von magnetischen Feldlinien durchsetzten Raums beschränkt bleiben. Solche Partikel bewegen sich, wenn ihre Energie nicht zu hoch ist, entlang von spiralförmigen Bahnen um Feldlinien und werden von diesen geführt. Die Ausweglosigkeit gewisser Bahnen ergibt sich daraus, daß für ein Teilchen, welches in Regionen mit stärkerem Magnetfeld geführt wird, die Geschwindigkeitskomponente in Feldrichtung abgebremst wird (wobei die Gesamtenergie nicht abnimmt, sondern sich nur auf die Radialkomponente überträgt). Letztlich wird das Teilchen reflektiert, ohne je die Erde erreicht zu haben und auf eine Bahn in Richtung des gegenüberliegenden Pols zurückgelenkt. Weil sich aber beide Enden der geschlossenen Feldlinie bis zur Erdoberfläche erstrecken, wo die Intensität höher ist als in äquatorialen Regionen, können Ladungsträger für lange Zeit auf solchen hörnchenförmigen Bahnen gefangen bleiben. Niemals erreichen sie die Atmosphäre und verlieren sich dort (durch Kollisionen mit Luftmolekülen), denn, wann immer sie sich den "Enden" der Feldlinien nähern, wird ihre Geschwindigkeit in diese Richtung gebremst und sie werden schließlich reflektiert."
Quelle: http://www.phy6.org/earthmag/Dglossar.htm#dm102
Wie man eben lesen konnte liegen die Reflexions- oder Spiegelpunkte oberhalb der Atmosphäre. Gleiches hatte ich auch dem Buch von Neil Davis entnommen.
Mit diesen Erklärungen komme ich also zum Schluss, dass die eingefangenen Teilchen so kein Polarlicht erzeugen können.
Dies liegt aber nicht nur daran, dass sie nicht tief genug in die Atmosphäre kommen, sondern vor allem auch daran, dass die Geschwindigkeit der eingefangen Teilchen in der magnetischen Flasche noch viel zu gering sind, um ausreichend Stoßanregungen und damit Energieübertragungen machen zu können, die dann für sichtbares Polarlicht ausreichen.
Folglich müssen die gespeicherten Elektronen erstmal von einigen Elektronenvolt auf einge Megaelektronenvolt beschleunigt werden.
Wie das genau passiert, habe ich bisher noch nicht gefunden.
Daher hoffe ich, das Dirk Lummerzheim hier evtl. mal was zu schreiben kann.
Vielleicht gibt es ja irgendwo dadraußen doch noch eine Webseite, die den Vorgang, soweit er bisher verstanden ist, mit einfachen Grafiken und Formeln zusammenfasst. Aber da es wohl immer noch viele Unbekannte gibt, glaube ich hier die Lösung gefunden zu haben, weshalb Du bei Deiner Recherche keine komplette Lösung der Fragestellung, wie das Polarlicht entsteht, gefunden hast.
Wenn hier irgendwelche Physiker sind, die noch ein paar Erklärungen beitragen können, so hoffe ich, dass hiermit eine kleine Diskussion engeregt ist.
Viele Grüße
Ulrich
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Martin Diehl
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
: Wie man eben lesen konnte liegen die Reflexions- oder Spiegelpunkte
: oberhalb der Atmosphäre. Gleiches hatte ich auch dem Buch von
: Neil Davis entnommen.
: Mit diesen Erklärungen komme ich also zum Schluss, dass die
: eingefangenen Teilchen so kein Polarlicht erzeugen können.
: Dies liegt aber nicht nur daran, dass sie nicht tief genug in die
: Atmosphäre kommen, sondern vor allem auch daran, dass die
: Geschwindigkeit der eingefangen Teilchen in der magnetischen
: Flasche noch viel zu gering sind, um ausreichend Stoßanregungen
: und damit Energieübertragungen machen zu können, die dann für
: sichtbares Polarlicht ausreichen.
: Folglich müssen die gespeicherten Elektronen erstmal von einigen
: Elektronenvolt auf einge Megaelektronenvolt beschleunigt werden.
: Wie das genau passiert, habe ich bisher noch nicht gefunden.
: Daher hoffe ich, das Dirk Lummerzheim hier evtl. mal was zu
: schreiben kann.
: Vielleicht gibt es ja irgendwo dadraußen doch noch eine Webseite,
: die den Vorgang, soweit er bisher verstanden ist, mit einfachen
: Grafiken und Formeln zusammenfasst. Aber da es wohl immer noch
: viele Unbekannte gibt, glaube ich hier die Lösung gefunden zu
: haben, weshalb Du bei Deiner Recherche keine komplette Lösung
: der Fragestellung, wie das Polarlicht entsteht, gefunden hast.
: Wenn hier irgendwelche Physiker sind, die noch ein paar Erklärungen
: beitragen können, so hoffe ich, dass hiermit eine kleine
: Diskussion engeregt ist.
Hallo Ulrich + Forum,
Ok, dann will ich mich mal versuchen:
1) geladenes Teilchen im homogenen Magnetfeld:
Das Teilchen bewegt sich auf einer Kreisbahn senkrecht zum Magnetfeld. Wenn seine Geschwindigkeit gleichzeitig noch eine Komponente in Feldrichtung hat, wird es eine zylindrische Schraube.
2) geladenes Teilchen im inhomogenen Magnetfeld
Wenn die Feldstärke in der Bewegungsrichtung zunimmt (d.h. der Gradient zeigt im wesentlichen in Feldrichtung), dann wird der Radius der Kreisbahn immer kleiner, je größer das Magnetfeld wird. Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist nämlich eine Erhaltungsgröße. Also muß der Kreisradius kleiner werden, damit das bei zunehmendem Fluß konstant bleiben kann.
3) Teilchengeschwindigkeit.
Die Geschwindigkeit des Teilchens bleibt dabei konstant! Sie setzt sich aus einer Komponente in Feld- bzw. Hauptbewegungsrichtung und einer Komponente senkrecht dazu in der Kreisebene zusammen. Deren Verhältnis ändert sich - wie in der zitierten Quelle beschrieben, wird die Radialkomponente mit zunehmendem Magnetfeld immer größer. D.h. es nimmt lediglich die Vorwärtskomponente ab. Die Bahngeschwindigkeit bleibt jedoch dem Betrag nach gleich. Somit auch die kinetische Energie - also reicht es auch ggfs. bei Kollision mit anderen Atomen, diese anzuregen.
4) Reflexion am Magnetfeld
Wie gesagt nimmt die Vorwärtskomponente der Geschwindigkeit mit zunehmendem Feld ab. Ist das Feld stark genug im Vergleich zur Anfangsgeschwindigkeit, wird irgendwann der Punkt erreicht, bei dem die Vorwärtsgeschwindigkeit Null wird. Das Teilchen steht dann nicht sondern bewegt sich sehr schnell auf einer sehr engen Kreisbahn. Dies ist der Umkehrpunkt, anschließend bewegt sich das Teilchen auf wieder größer werdenden Kreisbahnen zurück in den Bereich mit geringerer Feldstärke. Das ganze heißt auch "magnetischer Spiegel".
5) Eindringen in Atmosphäre
Ich weiß jetzt zwar nicht genau, ob das quantitativ richtig ist, aber meine Vermutung ist die: Normalerweise reicht das Erdmagnetfeld aus, um die Teilchen genügend weit oberhalb der Atmosphäre zu reflektieren. Wenn jetzt das Magnetfeld genügend geschwächt ist oder die geladenen Teilchen sehr viel schneller ankommen, dann dauert es viel länger, bis der Umkehrpunkt erreicht ist. Dann können sie viel weiter in die Atmosphäre eindringen und wegen der ja immer noch vorhandenen Geschwindigkeit entsprechende Anregungen erzeugen - PL eben.
6) Magnetische Flasche
Das ist im wesentlichen ein Aufbau mit einem zu beiden Enden hin zunehmenden Magnetfeld. Ein darin befindliches geladenes Teilchen wird dann wie beschrieben an beiden Enden reflektiert, d.h. es ist eingesperrt.
Hoffentlich habe ich das einigermaßen richtig und verständlich rüberbringen können. Genaueres dazu findet sich z.B. in Jackson, Klassische Elektrodynamik, de Gruyter - mit Zeichnungen, Formeln und sogar Übungsaufgaben zum Van-Allen-Gürtel - ist aber keine leichte Kost
Martin
: oberhalb der Atmosphäre. Gleiches hatte ich auch dem Buch von
: Neil Davis entnommen.
: Mit diesen Erklärungen komme ich also zum Schluss, dass die
: eingefangenen Teilchen so kein Polarlicht erzeugen können.
: Dies liegt aber nicht nur daran, dass sie nicht tief genug in die
: Atmosphäre kommen, sondern vor allem auch daran, dass die
: Geschwindigkeit der eingefangen Teilchen in der magnetischen
: Flasche noch viel zu gering sind, um ausreichend Stoßanregungen
: und damit Energieübertragungen machen zu können, die dann für
: sichtbares Polarlicht ausreichen.
: Folglich müssen die gespeicherten Elektronen erstmal von einigen
: Elektronenvolt auf einge Megaelektronenvolt beschleunigt werden.
: Wie das genau passiert, habe ich bisher noch nicht gefunden.
: Daher hoffe ich, das Dirk Lummerzheim hier evtl. mal was zu
: schreiben kann.
: Vielleicht gibt es ja irgendwo dadraußen doch noch eine Webseite,
: die den Vorgang, soweit er bisher verstanden ist, mit einfachen
: Grafiken und Formeln zusammenfasst. Aber da es wohl immer noch
: viele Unbekannte gibt, glaube ich hier die Lösung gefunden zu
: haben, weshalb Du bei Deiner Recherche keine komplette Lösung
: der Fragestellung, wie das Polarlicht entsteht, gefunden hast.
: Wenn hier irgendwelche Physiker sind, die noch ein paar Erklärungen
: beitragen können, so hoffe ich, dass hiermit eine kleine
: Diskussion engeregt ist.
Hallo Ulrich + Forum,
Ok, dann will ich mich mal versuchen:
1) geladenes Teilchen im homogenen Magnetfeld:
Das Teilchen bewegt sich auf einer Kreisbahn senkrecht zum Magnetfeld. Wenn seine Geschwindigkeit gleichzeitig noch eine Komponente in Feldrichtung hat, wird es eine zylindrische Schraube.
2) geladenes Teilchen im inhomogenen Magnetfeld
Wenn die Feldstärke in der Bewegungsrichtung zunimmt (d.h. der Gradient zeigt im wesentlichen in Feldrichtung), dann wird der Radius der Kreisbahn immer kleiner, je größer das Magnetfeld wird. Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist nämlich eine Erhaltungsgröße. Also muß der Kreisradius kleiner werden, damit das bei zunehmendem Fluß konstant bleiben kann.
3) Teilchengeschwindigkeit.
Die Geschwindigkeit des Teilchens bleibt dabei konstant! Sie setzt sich aus einer Komponente in Feld- bzw. Hauptbewegungsrichtung und einer Komponente senkrecht dazu in der Kreisebene zusammen. Deren Verhältnis ändert sich - wie in der zitierten Quelle beschrieben, wird die Radialkomponente mit zunehmendem Magnetfeld immer größer. D.h. es nimmt lediglich die Vorwärtskomponente ab. Die Bahngeschwindigkeit bleibt jedoch dem Betrag nach gleich. Somit auch die kinetische Energie - also reicht es auch ggfs. bei Kollision mit anderen Atomen, diese anzuregen.
4) Reflexion am Magnetfeld
Wie gesagt nimmt die Vorwärtskomponente der Geschwindigkeit mit zunehmendem Feld ab. Ist das Feld stark genug im Vergleich zur Anfangsgeschwindigkeit, wird irgendwann der Punkt erreicht, bei dem die Vorwärtsgeschwindigkeit Null wird. Das Teilchen steht dann nicht sondern bewegt sich sehr schnell auf einer sehr engen Kreisbahn. Dies ist der Umkehrpunkt, anschließend bewegt sich das Teilchen auf wieder größer werdenden Kreisbahnen zurück in den Bereich mit geringerer Feldstärke. Das ganze heißt auch "magnetischer Spiegel".
5) Eindringen in Atmosphäre
Ich weiß jetzt zwar nicht genau, ob das quantitativ richtig ist, aber meine Vermutung ist die: Normalerweise reicht das Erdmagnetfeld aus, um die Teilchen genügend weit oberhalb der Atmosphäre zu reflektieren. Wenn jetzt das Magnetfeld genügend geschwächt ist oder die geladenen Teilchen sehr viel schneller ankommen, dann dauert es viel länger, bis der Umkehrpunkt erreicht ist. Dann können sie viel weiter in die Atmosphäre eindringen und wegen der ja immer noch vorhandenen Geschwindigkeit entsprechende Anregungen erzeugen - PL eben.
6) Magnetische Flasche
Das ist im wesentlichen ein Aufbau mit einem zu beiden Enden hin zunehmenden Magnetfeld. Ein darin befindliches geladenes Teilchen wird dann wie beschrieben an beiden Enden reflektiert, d.h. es ist eingesperrt.
Hoffentlich habe ich das einigermaßen richtig und verständlich rüberbringen können. Genaueres dazu findet sich z.B. in Jackson, Klassische Elektrodynamik, de Gruyter - mit Zeichnungen, Formeln und sogar Übungsaufgaben zum Van-Allen-Gürtel - ist aber keine leichte Kost
Martin
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Klaus
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
Hallo Ulrich und Martin,
Danke für eure Hinweise. Ich habe meine Seite leicht überarbeitet. Dabei habe ich eine kleine Passage aus Deinen Erklärungen übernommen, Martin.
Teile mir bitte mit, wenn Du das nicht wünscht. Dann ändere ich es wieder.
Gruß
Klaus
Danke für eure Hinweise. Ich habe meine Seite leicht überarbeitet. Dabei habe ich eine kleine Passage aus Deinen Erklärungen übernommen, Martin.
Teile mir bitte mit, wenn Du das nicht wünscht. Dann ändere ich es wieder.
Gruß
Klaus
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Thomas Sävert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
Hallo Klaus,
ich habe die Seite auch schon verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Ich denke, die großen Eruptionen ereignen sich auf der Sonne nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch bzw. sogar vorwiegend in der Zeit nach dem Maximum. Vielleicht magst Du das auch noch zum Ausdruck bringen?
Danke und Gruß, Thomas Sävert
: Hallo Ulrich und Martin,
: Danke für eure Hinweise. Ich habe meine Seite leicht überarbeitet.
: Dabei habe ich eine kleine Passage aus Deinen Erklärungen
: übernommen, Martin.
: Teile mir bitte mit, wenn Du das nicht wünscht. Dann ändere ich es
: wieder.
: Gruß
: Klaus
ich habe die Seite auch schon verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Ich denke, die großen Eruptionen ereignen sich auf der Sonne nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch bzw. sogar vorwiegend in der Zeit nach dem Maximum. Vielleicht magst Du das auch noch zum Ausdruck bringen?
Danke und Gruß, Thomas Sävert
: Hallo Ulrich und Martin,
: Danke für eure Hinweise. Ich habe meine Seite leicht überarbeitet.
: Dabei habe ich eine kleine Passage aus Deinen Erklärungen
: übernommen, Martin.
: Teile mir bitte mit, wenn Du das nicht wünscht. Dann ändere ich es
: wieder.
: Gruß
: Klaus
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Thomas Sävert
Kleine Anmerkung dazu *LINK*
Hallo Klaus,
ich habe die Seite auch verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Die stärksten Eruptionen ereignen sich ja nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch unterzubringen?
Danke und Gruß,
Thomas Sävert
ich habe die Seite auch verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Die stärksten Eruptionen ereignen sich ja nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch unterzubringen?
Danke und Gruß,
Thomas Sävert
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Thomas Sävert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL *LINK*
Hallo Klaus,
ich habe die Seite auch verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Die stärksten Eruptionen ereignen sich ja nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch unterzubringen?
Danke und Gruß,
Thomas Sävert
ich habe die Seite auch verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Die stärksten Eruptionen ereignen sich ja nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch unterzubringen?
Danke und Gruß,
Thomas Sävert
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Thomas Sävert
Eine kleine Anmerkung *LINK*
Hallo Klaus,
ich habe die Seite auch verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Die stärksten Eruptionen ereignen sich ja nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch unterzubringen?
Danke und Gruß,
Thomas Sävert
ich habe die Seite auch verlinkt, habe aber auch noch eine kleine Anmerkung: Die stärksten Eruptionen ereignen sich ja nicht nur während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch unterzubringen?
Danke und Gruß,
Thomas Sävert
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Stephan Buchert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Ïm Internet lassen sich wohl englischsprachige Erklärungen zum Polarlicht finden, aber vielleicht auf ungeeignetem Niveau etc. Es gibt offenbar Nachholbedarf von uns, die sich professionell mit Weltraumforschung beschäftigen.
Für Polarlichter braucht man
1) Sonnenwind
2) Planet mit Atmosphäre (zB hat Merkur keine Atmosphäre, also auch kein Polarlicht)
3) und Magnetfeld (zB hat Venus Atmosphäre, aber kein Magnetfeld, also auch kein Polarlicht)
Neben der Erde kommen auch auf Jupiter (mit Atmosphäre und Magnetfeld) sogar sehr beeindruckende Polarlichter vor. Die Farbe der Polarlichter wird von der Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmt. Beim Erdpolarlicht kommt die oft vorherrschende grünliche Farbe von einer bestimmten Anregung des atomaren Sauerstoffs. In der Jupiteratmosphäre gibt es kaum atomaren Sauerstoff, und das Jupiterpolarlicht leuchtet in anderen Farben.
Der Sonnenwind liefert die Energie fürs Polarlicht, aber nicht unbedingt die Teilchen, die in die Atmsophäre eindringen und sie zum Leuchten anregen. Tatsächlich findet man auf den Magnetfeldlinien wo Polarlicht auftritt, beträchtliche Mengen Sauerstoff, der aus der Erdatmosphäre stammen muss. Man kann daher vermuten, dass auch die Elektronen, die das Polarlicht meistens verursachen, zu einem grossen Teil aus der Ionisation dieses Sauerstoffs stammen.
Der beschriebene Spiegeleffekt funktioniert tatsächlich im Erdmagnetfeld. Man erkennt dies daran, dass die Elektronen, die theoretisch ihren Spiegelpunkt in Nordlichthöhe haben, fehlen, wenn man mit Detektoren auf einem Satelliten in der Äquatorebene misst. Man findet nur Elektronen mit im Verhältnis zur Geschwindigkeit senkrecht zum Magnetfeld nicht zu hohen Geschwindigkeiten parallel zum Magnetfeld. Die Geschwindigkeitsverteilungsfunktion weisst einen "Verlustkegel" auf, sie ist keine isotrope Maxwell-Boltzmann-Verteilung. Teilchen die in der magnetischen Flasche gefangen sind, bleiben darin und tragen nicht zum Polarlicht bei.
Die fürs Polarlicht interessante Frage ist daher, wie genügend Elektronen in den Geschwindigkeitsbereich gelangen, der sie bis in niedrige Höhen gelangen lässt. Das tun sie dann innerhalb weniger Sekunden, und sie tragen zur Polarlichterzeugung bei, aber kehren natürlich nicht mehr um. Da Polarlichterscheinungen relativ lange dauern, muss es einen Prozess geben, der Elektronen quasi ständig in einen Bereich mit hoher paralleler Geschwindigkeit befördert.
Messungen weisen darauf hin, dass dies hauptsächlich durch ein elektrisches Feld geschieht, das parallel zum Magnetfeld ist und sich bei ca 5000 km Höhe befindet. Es beschleunigt alle Elektronen auf etwa die gleiche Energie, ein typischer Wert ist 5 keV. Man versteht noch nicht so ganz, wie so ein Feld entsteht und wie es längere Zeit aufrecht erhalten wird, aber Messungen mit Raketen oder niedrigen Satelliten über Nordlichtern zeigen eben, dass es da sein muss. Man kann also so ein paralleles elektrisches Feld als eine der direkten Ursachen fürs Polarlicht ansehen.
Wers genauer wissen will:
: 1) geladenes Teilchen im
: homogenen Magnetfeld: Das Teilchen bewegt sich auf einer
: Kreisbahn senkrecht zum Magnetfeld. Wenn seine Geschwindigkeit
: gleichzeitig noch eine Komponente in Feldrichtung hat, wird es
: eine zylindrische Schraube.
Eine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente senkrecht zum Magnetfeld macht die Kreisbahn zu einer Zykloide. Das passiert bei einem elektrischen Feld senkrecht zum Magnetfeld, und die durchschnittliche Bewegung heisst ExB Drift (E Kreuz B). Diese Drift ist für Ionen und Elektronen gleich -> kein elektrischer Strom. Die ExB Drift ist wichtig für die Dynamik der Erdmagnetosphäre.
: 2) geladenes Teilchen im inhomogenen Magnetfeld
: Wenn die Feldstärke in der Bewegungsrichtung zunimmt (d.h. der
: Gradient zeigt im wesentlichen in Feldrichtung), dann wird der
: Radius der Kreisbahn immer kleiner, je größer das Magnetfeld
: wird. Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist
: nämlich eine Erhaltungsgröße. Also muß der Kreisradius kleiner
: werden, damit das bei zunehmendem Fluß konstant bleiben kann.
Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist nur Erhaltungsgröße wenn sich das Magnetfeld nicht zu schnell zeitlich ändert. Bei manchen Plasmawellen ändert es sich schnell, und dies kann im Prinzip Elektronen in den Verlustkegel befördern (siehe oben).
Die Teilchenumkehr kann bei Inhomogenität längs des Magnetfeldes passieren, also bei konvergierenden Magnetfeldlinien. Bei Inhomogenität senkrecht zum Magnetfeld kommt es zur "Grad B Drift." Diese ist entgegengesetzt für Elektronen und Ionen, bewirkt also elektrischen Strom, und dies kann den Ringstrom (Dst Index) erklären.
Stephan Buchert
Für Polarlichter braucht man
1) Sonnenwind
2) Planet mit Atmosphäre (zB hat Merkur keine Atmosphäre, also auch kein Polarlicht)
3) und Magnetfeld (zB hat Venus Atmosphäre, aber kein Magnetfeld, also auch kein Polarlicht)
Neben der Erde kommen auch auf Jupiter (mit Atmosphäre und Magnetfeld) sogar sehr beeindruckende Polarlichter vor. Die Farbe der Polarlichter wird von der Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmt. Beim Erdpolarlicht kommt die oft vorherrschende grünliche Farbe von einer bestimmten Anregung des atomaren Sauerstoffs. In der Jupiteratmosphäre gibt es kaum atomaren Sauerstoff, und das Jupiterpolarlicht leuchtet in anderen Farben.
Der Sonnenwind liefert die Energie fürs Polarlicht, aber nicht unbedingt die Teilchen, die in die Atmsophäre eindringen und sie zum Leuchten anregen. Tatsächlich findet man auf den Magnetfeldlinien wo Polarlicht auftritt, beträchtliche Mengen Sauerstoff, der aus der Erdatmosphäre stammen muss. Man kann daher vermuten, dass auch die Elektronen, die das Polarlicht meistens verursachen, zu einem grossen Teil aus der Ionisation dieses Sauerstoffs stammen.
Der beschriebene Spiegeleffekt funktioniert tatsächlich im Erdmagnetfeld. Man erkennt dies daran, dass die Elektronen, die theoretisch ihren Spiegelpunkt in Nordlichthöhe haben, fehlen, wenn man mit Detektoren auf einem Satelliten in der Äquatorebene misst. Man findet nur Elektronen mit im Verhältnis zur Geschwindigkeit senkrecht zum Magnetfeld nicht zu hohen Geschwindigkeiten parallel zum Magnetfeld. Die Geschwindigkeitsverteilungsfunktion weisst einen "Verlustkegel" auf, sie ist keine isotrope Maxwell-Boltzmann-Verteilung. Teilchen die in der magnetischen Flasche gefangen sind, bleiben darin und tragen nicht zum Polarlicht bei.
Die fürs Polarlicht interessante Frage ist daher, wie genügend Elektronen in den Geschwindigkeitsbereich gelangen, der sie bis in niedrige Höhen gelangen lässt. Das tun sie dann innerhalb weniger Sekunden, und sie tragen zur Polarlichterzeugung bei, aber kehren natürlich nicht mehr um. Da Polarlichterscheinungen relativ lange dauern, muss es einen Prozess geben, der Elektronen quasi ständig in einen Bereich mit hoher paralleler Geschwindigkeit befördert.
Messungen weisen darauf hin, dass dies hauptsächlich durch ein elektrisches Feld geschieht, das parallel zum Magnetfeld ist und sich bei ca 5000 km Höhe befindet. Es beschleunigt alle Elektronen auf etwa die gleiche Energie, ein typischer Wert ist 5 keV. Man versteht noch nicht so ganz, wie so ein Feld entsteht und wie es längere Zeit aufrecht erhalten wird, aber Messungen mit Raketen oder niedrigen Satelliten über Nordlichtern zeigen eben, dass es da sein muss. Man kann also so ein paralleles elektrisches Feld als eine der direkten Ursachen fürs Polarlicht ansehen.
Wers genauer wissen will:
: 1) geladenes Teilchen im
: homogenen Magnetfeld: Das Teilchen bewegt sich auf einer
: Kreisbahn senkrecht zum Magnetfeld. Wenn seine Geschwindigkeit
: gleichzeitig noch eine Komponente in Feldrichtung hat, wird es
: eine zylindrische Schraube.
Eine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente senkrecht zum Magnetfeld macht die Kreisbahn zu einer Zykloide. Das passiert bei einem elektrischen Feld senkrecht zum Magnetfeld, und die durchschnittliche Bewegung heisst ExB Drift (E Kreuz B). Diese Drift ist für Ionen und Elektronen gleich -> kein elektrischer Strom. Die ExB Drift ist wichtig für die Dynamik der Erdmagnetosphäre.
: 2) geladenes Teilchen im inhomogenen Magnetfeld
: Wenn die Feldstärke in der Bewegungsrichtung zunimmt (d.h. der
: Gradient zeigt im wesentlichen in Feldrichtung), dann wird der
: Radius der Kreisbahn immer kleiner, je größer das Magnetfeld
: wird. Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist
: nämlich eine Erhaltungsgröße. Also muß der Kreisradius kleiner
: werden, damit das bei zunehmendem Fluß konstant bleiben kann.
Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist nur Erhaltungsgröße wenn sich das Magnetfeld nicht zu schnell zeitlich ändert. Bei manchen Plasmawellen ändert es sich schnell, und dies kann im Prinzip Elektronen in den Verlustkegel befördern (siehe oben).
Die Teilchenumkehr kann bei Inhomogenität längs des Magnetfeldes passieren, also bei konvergierenden Magnetfeldlinien. Bei Inhomogenität senkrecht zum Magnetfeld kommt es zur "Grad B Drift." Diese ist entgegengesetzt für Elektronen und Ionen, bewirkt also elektrischen Strom, und dies kann den Ringstrom (Dst Index) erklären.
Stephan Buchert
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Martin Diehl
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
: Dabei habe ich eine kleine Passage aus Deinen Erklärungen
: übernommen, Martin.
: Teile mir bitte mit, wenn Du das nicht wünscht. Dann ändere ich es
: wieder.
Ist schon ok - wenn ich öffentlich poste, kann man mich auch öffentlich zitieren
Martin
: übernommen, Martin.
: Teile mir bitte mit, wenn Du das nicht wünscht. Dann ändere ich es
: wieder.
Ist schon ok - wenn ich öffentlich poste, kann man mich auch öffentlich zitieren
Martin
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Martin Diehl
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Hallo Stephan,
: Der Sonnenwind liefert die Energie fürs Polarlicht, aber nicht
: unbedingt die Teilchen, die in die Atmsophäre eindringen und sie
: zum Leuchten anregen. Tatsächlich findet man auf den
: Magnetfeldlinien wo Polarlicht auftritt, beträchtliche Mengen
: Sauerstoff, der aus der Erdatmosphäre stammen muss. Man kann
: daher vermuten, dass auch die Elektronen, die das Polarlicht
: meistens verursachen, zu einem grossen Teil aus der Ionisation
: dieses Sauerstoffs stammen.
Die von Dir weiter unten genannten typ. 5keV sind ja sehr viel mehr, als zu Anregung oder Ionisation der Sauerstoffhülle nötig sind. Da könnte es doch möglich sein, daß ganze Elektronenkaskaden ausgelöst werden, die dann ihrerseits die Anregungen verursachen?
: Der beschriebene Spiegeleffekt funktioniert tatsächlich im
: Erdmagnetfeld. Man erkennt dies daran, dass die Elektronen, die
: theoretisch ihren Spiegelpunkt in Nordlichthöhe haben, fehlen,
: wenn man mit Detektoren auf einem Satelliten in der Äquatorebene
: misst. Man findet nur Elektronen mit im Verhältnis zur
: Geschwindigkeit senkrecht zum Magnetfeld nicht zu hohen
: Geschwindigkeiten parallel zum Magnetfeld. Die
: Geschwindigkeitsverteilungsfunktion weisst einen
: "Verlustkegel" auf, sie ist keine isotrope
: Maxwell-Boltzmann-Verteilung.
Ist das ein Cutoff in der Verteilung, weil die Flasche da wirklich offen ist? Oder wird der Umkehrpunkt der Flasche nur soweit nach unten verschoben, daß er in den hinreichend dichten Bereichen der Atmosphäre zu liegen kommt. Im zweiten Fall würde ich erwarten, daß in der Verteilung nur der Anteil fehlt, der in der oberen Atmosphäre tatsächlich durch Stöße verloren geht - d.h. falls das nicht gerade 100% sind, sollten trotzdem noch einige zurückkommen. Gibt es vielleicht irgendwo ein Link zu einem Plot, der so eine Verteilung mit Verlustkegel zeigt?
: Teilchen die in der magnetischen
: Flasche gefangen sind, bleiben darin und tragen nicht zum
: Polarlicht bei.
: Die fürs Polarlicht interessante Frage ist daher, wie genügend
: Elektronen in den Geschwindigkeitsbereich gelangen, der sie bis
: in niedrige Höhen gelangen lässt. Das tun sie dann innerhalb
: weniger Sekunden, und sie tragen zur Polarlichterzeugung bei,
: aber kehren natürlich nicht mehr um. Da Polarlichterscheinungen
: relativ lange dauern, muss es einen Prozess geben, der
: Elektronen quasi ständig in einen Bereich mit hoher paralleler
: Geschwindigkeit befördert.
Guter Punkt! Ja, da die in der Flasche in wenigen Sekunden zwischen den Polen (-nähe natürlich nur) hin und her fliegen, wären die interessanten sicher sehr schnell aufgebraucht, selbst wenn bei jeder Reflexion nur relativ wenige wirklich entkommen.
: Messungen weisen darauf hin, dass dies hauptsächlich durch ein
: elektrisches Feld geschieht, das parallel zum Magnetfeld ist und
: sich bei ca 5000 km Höhe befindet. Es beschleunigt alle
: Elektronen auf etwa die gleiche Energie, ein typischer Wert ist
: 5 keV. Man versteht noch nicht so ganz, wie so ein Feld entsteht
: und wie es längere Zeit aufrecht erhalten wird, aber Messungen
: mit Raketen oder niedrigen Satelliten über Nordlichtern zeigen
: eben, dass es da sein muss. Man kann also so ein paralleles
: elektrisches Feld als eine der direkten Ursachen fürs Polarlicht
: ansehen.
Ah, interessant. Dieses E-Feld ist dann sozusagen der Schlüssel zum PL.
: Wers genauer wissen will: Eine zusätzliche
: Geschwindigkeitskomponente senkrecht zum Magnetfeld macht die
: Kreisbahn zu einer Zykloide. Das passiert bei einem elektrischen
: Feld senkrecht zum Magnetfeld, und die durchschnittliche
: Bewegung heisst ExB Drift (E Kreuz B). Diese Drift ist für Ionen
: und Elektronen gleich -> kein elektrischer Strom. Die ExB
: Drift ist wichtig für die Dynamik der Erdmagnetosphäre.
Im allgemeinen Fall einer ExB-Drift hast Du natürlich völlig Recht mit der Zykloide. Ich wollte das am einfachen Beispiel eines statischen reinen Magnetfeldes beschreiben, um es nicht zu komplex zu machen.
: Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist nur
: Erhaltungsgröße wenn sich das Magnetfeld nicht zu schnell
: zeitlich ändert.
Ja, adiabatische Invarianz. Beim Eintreffen der Schockfront gilt das wohl kaum. Zeitliche Fluktuationen des Magnetfeldes sind dann äquivalent zur ExB Situation, so daß die von Dir beschriebenen Effekte hinzukommen.
: Bei manchen Plasmawellen ändert es sich
: schnell, und dies kann im Prinzip Elektronen in den Verlustkegel
: befördern (siehe oben).
: Die Teilchenumkehr kann bei Inhomogenität längs des Magnetfeldes
: passieren, also bei konvergierenden Magnetfeldlinien. Bei
: Inhomogenität senkrecht zum Magnetfeld kommt es zur "Grad B
: Drift." Diese ist entgegengesetzt für Elektronen und Ionen,
: bewirkt also elektrischen Strom, und dies kann den Ringstrom
: (Dst Index) erklären.
Da die positiv und negativ geladenen Teilchen ja auch räumlich getrennt sind, müßte da doch auch ein elektrisches Feld dazwischen existieren. Wenn ich jetzt die Ladungsverteilung richtig in Erinnerung habe, müßte dieses im wesentlichen radial auf die Erde zeigen. Am Äquator also etwa senkrecht zum magnetischen Dipolfeld der Erde - in Polnähe hingegen relativ parallel. Könnte das vielleicht was mit dem oben erwähnten Feld zu tun haben, das die Elektronen wieder auf 5keV beschleunigt?
Martin
: Der Sonnenwind liefert die Energie fürs Polarlicht, aber nicht
: unbedingt die Teilchen, die in die Atmsophäre eindringen und sie
: zum Leuchten anregen. Tatsächlich findet man auf den
: Magnetfeldlinien wo Polarlicht auftritt, beträchtliche Mengen
: Sauerstoff, der aus der Erdatmosphäre stammen muss. Man kann
: daher vermuten, dass auch die Elektronen, die das Polarlicht
: meistens verursachen, zu einem grossen Teil aus der Ionisation
: dieses Sauerstoffs stammen.
Die von Dir weiter unten genannten typ. 5keV sind ja sehr viel mehr, als zu Anregung oder Ionisation der Sauerstoffhülle nötig sind. Da könnte es doch möglich sein, daß ganze Elektronenkaskaden ausgelöst werden, die dann ihrerseits die Anregungen verursachen?
: Der beschriebene Spiegeleffekt funktioniert tatsächlich im
: Erdmagnetfeld. Man erkennt dies daran, dass die Elektronen, die
: theoretisch ihren Spiegelpunkt in Nordlichthöhe haben, fehlen,
: wenn man mit Detektoren auf einem Satelliten in der Äquatorebene
: misst. Man findet nur Elektronen mit im Verhältnis zur
: Geschwindigkeit senkrecht zum Magnetfeld nicht zu hohen
: Geschwindigkeiten parallel zum Magnetfeld. Die
: Geschwindigkeitsverteilungsfunktion weisst einen
: "Verlustkegel" auf, sie ist keine isotrope
: Maxwell-Boltzmann-Verteilung.
Ist das ein Cutoff in der Verteilung, weil die Flasche da wirklich offen ist? Oder wird der Umkehrpunkt der Flasche nur soweit nach unten verschoben, daß er in den hinreichend dichten Bereichen der Atmosphäre zu liegen kommt. Im zweiten Fall würde ich erwarten, daß in der Verteilung nur der Anteil fehlt, der in der oberen Atmosphäre tatsächlich durch Stöße verloren geht - d.h. falls das nicht gerade 100% sind, sollten trotzdem noch einige zurückkommen. Gibt es vielleicht irgendwo ein Link zu einem Plot, der so eine Verteilung mit Verlustkegel zeigt?
: Teilchen die in der magnetischen
: Flasche gefangen sind, bleiben darin und tragen nicht zum
: Polarlicht bei.
: Die fürs Polarlicht interessante Frage ist daher, wie genügend
: Elektronen in den Geschwindigkeitsbereich gelangen, der sie bis
: in niedrige Höhen gelangen lässt. Das tun sie dann innerhalb
: weniger Sekunden, und sie tragen zur Polarlichterzeugung bei,
: aber kehren natürlich nicht mehr um. Da Polarlichterscheinungen
: relativ lange dauern, muss es einen Prozess geben, der
: Elektronen quasi ständig in einen Bereich mit hoher paralleler
: Geschwindigkeit befördert.
Guter Punkt! Ja, da die in der Flasche in wenigen Sekunden zwischen den Polen (-nähe natürlich nur) hin und her fliegen, wären die interessanten sicher sehr schnell aufgebraucht, selbst wenn bei jeder Reflexion nur relativ wenige wirklich entkommen.
: Messungen weisen darauf hin, dass dies hauptsächlich durch ein
: elektrisches Feld geschieht, das parallel zum Magnetfeld ist und
: sich bei ca 5000 km Höhe befindet. Es beschleunigt alle
: Elektronen auf etwa die gleiche Energie, ein typischer Wert ist
: 5 keV. Man versteht noch nicht so ganz, wie so ein Feld entsteht
: und wie es längere Zeit aufrecht erhalten wird, aber Messungen
: mit Raketen oder niedrigen Satelliten über Nordlichtern zeigen
: eben, dass es da sein muss. Man kann also so ein paralleles
: elektrisches Feld als eine der direkten Ursachen fürs Polarlicht
: ansehen.
Ah, interessant. Dieses E-Feld ist dann sozusagen der Schlüssel zum PL.
: Wers genauer wissen will: Eine zusätzliche
: Geschwindigkeitskomponente senkrecht zum Magnetfeld macht die
: Kreisbahn zu einer Zykloide. Das passiert bei einem elektrischen
: Feld senkrecht zum Magnetfeld, und die durchschnittliche
: Bewegung heisst ExB Drift (E Kreuz B). Diese Drift ist für Ionen
: und Elektronen gleich -> kein elektrischer Strom. Die ExB
: Drift ist wichtig für die Dynamik der Erdmagnetosphäre.
Im allgemeinen Fall einer ExB-Drift hast Du natürlich völlig Recht mit der Zykloide. Ich wollte das am einfachen Beispiel eines statischen reinen Magnetfeldes beschreiben, um es nicht zu komplex zu machen.
: Der von der Kreisbahn umschlossene magnetische Fluß ist nur
: Erhaltungsgröße wenn sich das Magnetfeld nicht zu schnell
: zeitlich ändert.
Ja, adiabatische Invarianz. Beim Eintreffen der Schockfront gilt das wohl kaum. Zeitliche Fluktuationen des Magnetfeldes sind dann äquivalent zur ExB Situation, so daß die von Dir beschriebenen Effekte hinzukommen.
: Bei manchen Plasmawellen ändert es sich
: schnell, und dies kann im Prinzip Elektronen in den Verlustkegel
: befördern (siehe oben).
: Die Teilchenumkehr kann bei Inhomogenität längs des Magnetfeldes
: passieren, also bei konvergierenden Magnetfeldlinien. Bei
: Inhomogenität senkrecht zum Magnetfeld kommt es zur "Grad B
: Drift." Diese ist entgegengesetzt für Elektronen und Ionen,
: bewirkt also elektrischen Strom, und dies kann den Ringstrom
: (Dst Index) erklären.
Da die positiv und negativ geladenen Teilchen ja auch räumlich getrennt sind, müßte da doch auch ein elektrisches Feld dazwischen existieren. Wenn ich jetzt die Ladungsverteilung richtig in Erinnerung habe, müßte dieses im wesentlichen radial auf die Erde zeigen. Am Äquator also etwa senkrecht zum magnetischen Dipolfeld der Erde - in Polnähe hingegen relativ parallel. Könnte das vielleicht was mit dem oben erwähnten Feld zu tun haben, das die Elektronen wieder auf 5keV beschleunigt?
Martin
-
Peter Wloch
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Hallo zusammen,
freue mich ueber den interessanten Ideen- oder/und Wissensaustausch.
Ich denke, das diese beiden Links ebenfalls etwas dazu beitragen koennen,
die uber die
TOMOGRAPHIE IN DER IONOSPHÄRE UNTER EINBINDUNG VON GPS- OKKULTATIONEN
und ueber
ERSTE ERGEBNISSE DER SONDIERUNG VON IONOSPHÄRE UND PLASMASPHÄRE
BASIEREND AUF GPS MESSUNGEN AN BORD VON CHAMP
berichten.
http://www.cosmic.ucar.edu/related_pape ... eubach.pdf
http://www.uni-leipzig.de/~jacobi/docs/2001_DACH_1.pdf
Gruss
Peter
freue mich ueber den interessanten Ideen- oder/und Wissensaustausch.
Ich denke, das diese beiden Links ebenfalls etwas dazu beitragen koennen,
die uber die
TOMOGRAPHIE IN DER IONOSPHÄRE UNTER EINBINDUNG VON GPS- OKKULTATIONEN
und ueber
ERSTE ERGEBNISSE DER SONDIERUNG VON IONOSPHÄRE UND PLASMASPHÄRE
BASIEREND AUF GPS MESSUNGEN AN BORD VON CHAMP
berichten.
http://www.cosmic.ucar.edu/related_pape ... eubach.pdf
http://www.uni-leipzig.de/~jacobi/docs/2001_DACH_1.pdf
Gruss
Peter
-
Klaus
Re: Eine kleine Anmerkung *LINK*
Die stärksten Eruptionen ereignen sich ja nicht nur
: während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der
: Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch
: unterzubringen?
Klar, werd mich gleich drum kümmern.
Gruß
Klaus
: während des Fleckenmaximums, sondern auch oder gerade in der
: Zeit kurz nach dem Maximum. Wäre es möglich, dies auch noch
: unterzubringen?
Klar, werd mich gleich drum kümmern.
Gruß
Klaus
-
Stephan Buchert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
: Die von Dir weiter unten genannten typ. 5keV sind ja sehr viel
: mehr, als zu Anregung oder Ionisation der Sauerstoffhülle nötig
: sind. Da könnte es doch möglich sein, daß ganze
: Elektronenkaskaden ausgelöst werden, die dann ihrerseits die
: Anregungen verursachen?
Ja, ein Richtwert ist, dass eine Ionisation 34 eV verbraucht, also ein 5 keV e- kann etwa 150 Atome/Moleküle ionisieren. Dabei ist eingerechnet, dass "nicht sichtbare" Anregungen, zB Rotationen der Moleküle stattfinden, und die sekundären Elektronen auch einige eV Energie haben. Man braucht also nicht so viele e- aus dem Weltraum wie das Polarlicht Photonen emittiert, aber trotzdem ist es auch bei heutigem Forschungsstand nicht klar, woher alle die benötigten energetischen e- kommen.
: Ist das ein Cutoff in der Verteilung, weil die Flasche da wirklich
: offen ist? Oder wird der Umkehrpunkt der Flasche nur soweit nach
: unten verschoben, daß er in den hinreichend dichten Bereichen
: der Atmosphäre zu liegen kommt. Im zweiten Fall würde ich
: erwarten, daß in der Verteilung nur der Anteil fehlt, der in der
: oberen Atmosphäre tatsächlich durch Stöße verloren geht - d.h.
: falls das nicht gerade 100% sind, sollten trotzdem noch einige
: zurückkommen. Gibt es vielleicht irgendwo ein Link zu einem
: Plot, der so eine Verteilung mit Verlustkegel zeigt?
Bei 120 km Höhe ist die Elektronenstossfrequenz (für thermische Elektronen) etwa 6 kHz. Ein e- hat also keine Chance, durch Spiegeleffekt wieder zurückzukommen, wenn es mal so tief in die Atmosphäre eindringt. Die Unterkante des diskreten Polarlichts liegt bei 100-105 km.
Link zu einem Plot des Verlustkegels habe ich nicht gefunden. Eine Erklärung gibt es bei http://pluto.space.swri.edu/IMAGE/glossary/pitch.html
In "Basic Space Plasma Physics" von Baumjohann und Treumann ist die Einteilchenbewegung im Dipolfeld ziemlich ausführlich behandelt, und dort findet man auch Formeln und Plots für die Grösse des Verlustkegels sowie der Umkehrperiode in Abhängigkeit von der geomagnetischen Breite. Bei einem Satelliten im geostationären Orbit ist der Verlustkegel weniger als 3 Grad gross.
: Guter Punkt! Ja, da die in der Flasche in wenigen Sekunden zwischen
: den Polen (-nähe natürlich nur) hin und her fliegen, wären die
: interessanten sicher sehr schnell aufgebraucht, selbst wenn bei
: jeder Reflexion nur relativ wenige wirklich entkommen.
: Ah, interessant. Dieses E-Feld ist dann sozusagen der Schlüssel zum
: PL.
Fürs diskrete Polarlicht ist das paralle E-Feld der Schlüssel.
: Im allgemeinen Fall einer ExB-Drift hast Du natürlich völlig Recht
: mit der Zykloide. Ich wollte das am einfachen Beispiel eines
: statischen reinen Magnetfeldes beschreiben, um es nicht zu
: komplex zu machen.
: Ja, adiabatische Invarianz. Beim Eintreffen der Schockfront gilt
: das wohl kaum. Zeitliche Fluktuationen des Magnetfeldes sind
: dann äquivalent zur ExB Situation, so daß die von Dir
: beschriebenen Effekte hinzukommen.
Nur B Fluktuationen so schnell wie die Gyrationsperiode oder schneller können die adiabatische Invarianz brechen. Stochastische Prozesse wie die zufällige Wechselwirkung von e- mit elektromagnetischen Plasmawellen können aber wohl kaum fürs Polarlicht genügend e- in den kleinen Verlustkegel (<3 Grad, siehe oben) befördern, denn die meisten e- würden ja wieder ausserhalb des Verlustkegels landen. Meine Bemerkung war nur im Prinzip gemeint und eigentlich Erbsenzählerei.
Die Grösse des Verlustkegels hängt von der Magnetfeldstärke ab. Beim Eintreffen einer Schockfront wird die ganze Magnetosphäre komprimiert und schwingt einige Minuten nach. Dadurch können e- effektiv in den Verlustkegel kommen, aber fürs Polarlicht ist das nicht die Haupterklärung (sondern ein paralleles E Feld).
: Da die positiv und negativ geladenen Teilchen ja auch räumlich
: getrennt sind, müßte da doch auch ein elektrisches Feld
: dazwischen existieren. Wenn ich jetzt die Ladungsverteilung
: richtig in Erinnerung habe, müßte dieses im wesentlichen radial
: auf die Erde zeigen. Am Äquator also etwa senkrecht zum
: magnetischen Dipolfeld der Erde - in Polnähe hingegen relativ
: parallel. Könnte das vielleicht was mit dem oben erwähnten Feld
: zu tun haben, das die Elektronen wieder auf 5keV beschleunigt?
Die Grad B Drift funktioniert ohne E Feld, und eine Ladungstrennung muss in einem azimutal homogenen Ringstrom nicht stattfinden. Das E Feld in der Äquatorebene zeigt generell von der Morgenflanke der Magnetosphäre zur Abendflanke und hängt mit der ExB Drift zusammen. Es bildet sich längs der Magnetfeldlinien auf die polare Ionosphäre ab, und entspricht dort einer Plasmakonvektion Richtung Sonne über die Polarkappe. Die sogenannte Korotation, dh. das Plasma rotiert mit der Erde, findet in der inneren Magnetosphäre statt, und dort zeigt das E Feld radial zur Erde. Dieses Korotationsfeld bildet sich auf die Ionosphäre in mittleren Breiten ab. Aber in jedem Fall bleibt das grosskalige E Feld bei der Abbildung senkrecht zum Magnetfeld.
Das parallele E Feld beim Polarlicht ist kein geometrischer Effekt, sondern relativ komplizierte Plasmaphysik steckt dahinter. Auch die kleinskalige Struktur und Dynamik des Polarlichts "organisiert sich selbst" vermutlich bei der Erzeugung dieses E Felds.
Stephan
: mehr, als zu Anregung oder Ionisation der Sauerstoffhülle nötig
: sind. Da könnte es doch möglich sein, daß ganze
: Elektronenkaskaden ausgelöst werden, die dann ihrerseits die
: Anregungen verursachen?
Ja, ein Richtwert ist, dass eine Ionisation 34 eV verbraucht, also ein 5 keV e- kann etwa 150 Atome/Moleküle ionisieren. Dabei ist eingerechnet, dass "nicht sichtbare" Anregungen, zB Rotationen der Moleküle stattfinden, und die sekundären Elektronen auch einige eV Energie haben. Man braucht also nicht so viele e- aus dem Weltraum wie das Polarlicht Photonen emittiert, aber trotzdem ist es auch bei heutigem Forschungsstand nicht klar, woher alle die benötigten energetischen e- kommen.
: Ist das ein Cutoff in der Verteilung, weil die Flasche da wirklich
: offen ist? Oder wird der Umkehrpunkt der Flasche nur soweit nach
: unten verschoben, daß er in den hinreichend dichten Bereichen
: der Atmosphäre zu liegen kommt. Im zweiten Fall würde ich
: erwarten, daß in der Verteilung nur der Anteil fehlt, der in der
: oberen Atmosphäre tatsächlich durch Stöße verloren geht - d.h.
: falls das nicht gerade 100% sind, sollten trotzdem noch einige
: zurückkommen. Gibt es vielleicht irgendwo ein Link zu einem
: Plot, der so eine Verteilung mit Verlustkegel zeigt?
Bei 120 km Höhe ist die Elektronenstossfrequenz (für thermische Elektronen) etwa 6 kHz. Ein e- hat also keine Chance, durch Spiegeleffekt wieder zurückzukommen, wenn es mal so tief in die Atmosphäre eindringt. Die Unterkante des diskreten Polarlichts liegt bei 100-105 km.
Link zu einem Plot des Verlustkegels habe ich nicht gefunden. Eine Erklärung gibt es bei http://pluto.space.swri.edu/IMAGE/glossary/pitch.html
In "Basic Space Plasma Physics" von Baumjohann und Treumann ist die Einteilchenbewegung im Dipolfeld ziemlich ausführlich behandelt, und dort findet man auch Formeln und Plots für die Grösse des Verlustkegels sowie der Umkehrperiode in Abhängigkeit von der geomagnetischen Breite. Bei einem Satelliten im geostationären Orbit ist der Verlustkegel weniger als 3 Grad gross.
: Guter Punkt! Ja, da die in der Flasche in wenigen Sekunden zwischen
: den Polen (-nähe natürlich nur) hin und her fliegen, wären die
: interessanten sicher sehr schnell aufgebraucht, selbst wenn bei
: jeder Reflexion nur relativ wenige wirklich entkommen.
: Ah, interessant. Dieses E-Feld ist dann sozusagen der Schlüssel zum
: PL.
Fürs diskrete Polarlicht ist das paralle E-Feld der Schlüssel.
: Im allgemeinen Fall einer ExB-Drift hast Du natürlich völlig Recht
: mit der Zykloide. Ich wollte das am einfachen Beispiel eines
: statischen reinen Magnetfeldes beschreiben, um es nicht zu
: komplex zu machen.
: Ja, adiabatische Invarianz. Beim Eintreffen der Schockfront gilt
: das wohl kaum. Zeitliche Fluktuationen des Magnetfeldes sind
: dann äquivalent zur ExB Situation, so daß die von Dir
: beschriebenen Effekte hinzukommen.
Nur B Fluktuationen so schnell wie die Gyrationsperiode oder schneller können die adiabatische Invarianz brechen. Stochastische Prozesse wie die zufällige Wechselwirkung von e- mit elektromagnetischen Plasmawellen können aber wohl kaum fürs Polarlicht genügend e- in den kleinen Verlustkegel (<3 Grad, siehe oben) befördern, denn die meisten e- würden ja wieder ausserhalb des Verlustkegels landen. Meine Bemerkung war nur im Prinzip gemeint und eigentlich Erbsenzählerei.
Die Grösse des Verlustkegels hängt von der Magnetfeldstärke ab. Beim Eintreffen einer Schockfront wird die ganze Magnetosphäre komprimiert und schwingt einige Minuten nach. Dadurch können e- effektiv in den Verlustkegel kommen, aber fürs Polarlicht ist das nicht die Haupterklärung (sondern ein paralleles E Feld).
: Da die positiv und negativ geladenen Teilchen ja auch räumlich
: getrennt sind, müßte da doch auch ein elektrisches Feld
: dazwischen existieren. Wenn ich jetzt die Ladungsverteilung
: richtig in Erinnerung habe, müßte dieses im wesentlichen radial
: auf die Erde zeigen. Am Äquator also etwa senkrecht zum
: magnetischen Dipolfeld der Erde - in Polnähe hingegen relativ
: parallel. Könnte das vielleicht was mit dem oben erwähnten Feld
: zu tun haben, das die Elektronen wieder auf 5keV beschleunigt?
Die Grad B Drift funktioniert ohne E Feld, und eine Ladungstrennung muss in einem azimutal homogenen Ringstrom nicht stattfinden. Das E Feld in der Äquatorebene zeigt generell von der Morgenflanke der Magnetosphäre zur Abendflanke und hängt mit der ExB Drift zusammen. Es bildet sich längs der Magnetfeldlinien auf die polare Ionosphäre ab, und entspricht dort einer Plasmakonvektion Richtung Sonne über die Polarkappe. Die sogenannte Korotation, dh. das Plasma rotiert mit der Erde, findet in der inneren Magnetosphäre statt, und dort zeigt das E Feld radial zur Erde. Dieses Korotationsfeld bildet sich auf die Ionosphäre in mittleren Breiten ab. Aber in jedem Fall bleibt das grosskalige E Feld bei der Abbildung senkrecht zum Magnetfeld.
Das parallele E Feld beim Polarlicht ist kein geometrischer Effekt, sondern relativ komplizierte Plasmaphysik steckt dahinter. Auch die kleinskalige Struktur und Dynamik des Polarlichts "organisiert sich selbst" vermutlich bei der Erzeugung dieses E Felds.
Stephan
-
Stephan Buchert
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
: Die von Dir weiter unten genannten typ. 5keV sind ja sehr viel
: mehr, als zu Anregung oder Ionisation der Sauerstoffhülle nötig
: sind. Da könnte es doch möglich sein, daß ganze
: Elektronenkaskaden ausgelöst werden, die dann ihrerseits die
: Anregungen verursachen?
Ja, ein Richtwert ist, dass eine Ionisation 34 eV verbraucht, also ein 5 keV e- kann etwa 150 Atome/Moleküle ionisieren. Dabei ist eingerechnet, dass "nicht sichtbare" Anregungen, zB Rotationen der Moleküle stattfinden, und die sekundären Elektronen auch einige eV Energie haben. Man braucht also nicht so viele e- aus dem Weltraum wie das Polarlicht Photonen emittiert, aber trotzdem ist es auch bei heutigem Forschungsstand nicht klar, woher alle die benötigten energetischen e- kommen.
: Ist das ein Cutoff in der Verteilung, weil die Flasche da wirklich
: offen ist? Oder wird der Umkehrpunkt der Flasche nur soweit nach
: unten verschoben, daß er in den hinreichend dichten Bereichen
: der Atmosphäre zu liegen kommt. Im zweiten Fall würde ich
: erwarten, daß in der Verteilung nur der Anteil fehlt, der in der
: oberen Atmosphäre tatsächlich durch Stöße verloren geht - d.h.
: falls das nicht gerade 100% sind, sollten trotzdem noch einige
: zurückkommen. Gibt es vielleicht irgendwo ein Link zu einem
: Plot, der so eine Verteilung mit Verlustkegel zeigt?
Bei 120 km Höhe ist die Elektronenstossfrequenz (für thermische Elektronen) etwa 6 kHz. Ein e- hat also keine Chance, durch Spiegeleffekt wieder zurückzukommen, wenn es mal so tief in die Atmosphäre eindringt. Die Unterkante des diskreten Polarlichts liegt bei 100-105 km.
Link zu einem Plot des Verlustkegels habe ich nicht gefunden. Eine Erklärung gibt es bei http://pluto.space.swri.edu/IMAGE/glossary/pitch.html
In "Basic Space Plasma Physics" von Baumjohann und Treumann ist die Einteilchenbewegung im Dipolfeld ziemlich ausführlich behandelt, und dort findet man auch Formeln und Plots für die Grösse des Verlustkegels sowie der Umkehrperiode in Abhängigkeit von der geomagnetischen Breite. Bei einem Satelliten im geostationären Orbit ist der Verlustkegel weniger als 3 Grad gross.
: Guter Punkt! Ja, da die in der Flasche in wenigen Sekunden zwischen
: den Polen (-nähe natürlich nur) hin und her fliegen, wären die
: interessanten sicher sehr schnell aufgebraucht, selbst wenn bei
: jeder Reflexion nur relativ wenige wirklich entkommen.
: Ah, interessant. Dieses E-Feld ist dann sozusagen der Schlüssel zum
: PL.
Fürs diskrete Polarlicht ist das paralle E-Feld der Schlüssel.
: Im allgemeinen Fall einer ExB-Drift hast Du natürlich völlig Recht
: mit der Zykloide. Ich wollte das am einfachen Beispiel eines
: statischen reinen Magnetfeldes beschreiben, um es nicht zu
: komplex zu machen.
: Ja, adiabatische Invarianz. Beim Eintreffen der Schockfront gilt
: das wohl kaum. Zeitliche Fluktuationen des Magnetfeldes sind
: dann äquivalent zur ExB Situation, so daß die von Dir
: beschriebenen Effekte hinzukommen.
Nur B Fluktuationen so schnell wie die Gyrationsperiode oder schneller können die adiabatische Invarianz brechen. Stochastische Prozesse wie die zufällige Wechselwirkung von e- mit elektromagnetischen Plasmawellen können aber wohl kaum fürs Polarlicht genügend e- in den kleinen Verlustkegel (<3 Grad, siehe oben) befördern, denn die meisten e- würden ja wieder ausserhalb des Verlustkegels landen. Meine Bemerkung war nur im Prinzip gemeint und eigentlich Erbsenzählerei.
Die Grösse des Verlustkegels hängt von der Magnetfeldstärke ab. Beim Eintreffen einer Schockfront wird die ganze Magnetosphäre komprimiert und schwingt einige Minuten nach. Dadurch können e- effektiv in den Verlustkegel kommen, aber fürs Polarlicht ist das nicht die Haupterklärung (sondern ein paralleles E Feld).
: Da die positiv und negativ geladenen Teilchen ja auch räumlich
: getrennt sind, müßte da doch auch ein elektrisches Feld
: dazwischen existieren. Wenn ich jetzt die Ladungsverteilung
: richtig in Erinnerung habe, müßte dieses im wesentlichen radial
: auf die Erde zeigen. Am Äquator also etwa senkrecht zum
: magnetischen Dipolfeld der Erde - in Polnähe hingegen relativ
: parallel. Könnte das vielleicht was mit dem oben erwähnten Feld
: zu tun haben, das die Elektronen wieder auf 5keV beschleunigt?
Die Grad B Drift funktioniert ohne E Feld, und eine Ladungstrennung muss in einem azimutal homogenen Ringstrom nicht stattfinden. Das E Feld in der Äquatorebene zeigt generell von der Morgenflanke der Magnetosphäre zur Abendflanke und hängt mit der ExB Drift zusammen. Es bildet sich längs der Magnetfeldlinien auf die polare Ionosphäre ab, und entspricht dort einer Plasmakonvektion Richtung Sonne über die Polarkappe. Die sogenannte Korotation, dh. das Plasma rotiert mit der Erde, findet in der inneren Magnetosphäre statt, und dort zeigt das E Feld radial zur Erde. Dieses Korotationsfeld bildet sich auf die Ionosphäre in mittleren Breiten ab. Aber in jedem Fall bleibt das grosskalige E Feld bei der Abbildung senkrecht zum Magnetfeld.
Das parallele E Feld beim Polarlicht ist kein geometrischer Effekt, sondern relativ komplizierte Plasmaphysik steckt dahinter. Auch die kleinskalige Struktur und Dynamik des Polarlichts "organisiert sich selbst" vermutlich bei der Erzeugung dieses E Felds.
Stephan
: mehr, als zu Anregung oder Ionisation der Sauerstoffhülle nötig
: sind. Da könnte es doch möglich sein, daß ganze
: Elektronenkaskaden ausgelöst werden, die dann ihrerseits die
: Anregungen verursachen?
Ja, ein Richtwert ist, dass eine Ionisation 34 eV verbraucht, also ein 5 keV e- kann etwa 150 Atome/Moleküle ionisieren. Dabei ist eingerechnet, dass "nicht sichtbare" Anregungen, zB Rotationen der Moleküle stattfinden, und die sekundären Elektronen auch einige eV Energie haben. Man braucht also nicht so viele e- aus dem Weltraum wie das Polarlicht Photonen emittiert, aber trotzdem ist es auch bei heutigem Forschungsstand nicht klar, woher alle die benötigten energetischen e- kommen.
: Ist das ein Cutoff in der Verteilung, weil die Flasche da wirklich
: offen ist? Oder wird der Umkehrpunkt der Flasche nur soweit nach
: unten verschoben, daß er in den hinreichend dichten Bereichen
: der Atmosphäre zu liegen kommt. Im zweiten Fall würde ich
: erwarten, daß in der Verteilung nur der Anteil fehlt, der in der
: oberen Atmosphäre tatsächlich durch Stöße verloren geht - d.h.
: falls das nicht gerade 100% sind, sollten trotzdem noch einige
: zurückkommen. Gibt es vielleicht irgendwo ein Link zu einem
: Plot, der so eine Verteilung mit Verlustkegel zeigt?
Bei 120 km Höhe ist die Elektronenstossfrequenz (für thermische Elektronen) etwa 6 kHz. Ein e- hat also keine Chance, durch Spiegeleffekt wieder zurückzukommen, wenn es mal so tief in die Atmosphäre eindringt. Die Unterkante des diskreten Polarlichts liegt bei 100-105 km.
Link zu einem Plot des Verlustkegels habe ich nicht gefunden. Eine Erklärung gibt es bei http://pluto.space.swri.edu/IMAGE/glossary/pitch.html
In "Basic Space Plasma Physics" von Baumjohann und Treumann ist die Einteilchenbewegung im Dipolfeld ziemlich ausführlich behandelt, und dort findet man auch Formeln und Plots für die Grösse des Verlustkegels sowie der Umkehrperiode in Abhängigkeit von der geomagnetischen Breite. Bei einem Satelliten im geostationären Orbit ist der Verlustkegel weniger als 3 Grad gross.
: Guter Punkt! Ja, da die in der Flasche in wenigen Sekunden zwischen
: den Polen (-nähe natürlich nur) hin und her fliegen, wären die
: interessanten sicher sehr schnell aufgebraucht, selbst wenn bei
: jeder Reflexion nur relativ wenige wirklich entkommen.
: Ah, interessant. Dieses E-Feld ist dann sozusagen der Schlüssel zum
: PL.
Fürs diskrete Polarlicht ist das paralle E-Feld der Schlüssel.
: Im allgemeinen Fall einer ExB-Drift hast Du natürlich völlig Recht
: mit der Zykloide. Ich wollte das am einfachen Beispiel eines
: statischen reinen Magnetfeldes beschreiben, um es nicht zu
: komplex zu machen.
: Ja, adiabatische Invarianz. Beim Eintreffen der Schockfront gilt
: das wohl kaum. Zeitliche Fluktuationen des Magnetfeldes sind
: dann äquivalent zur ExB Situation, so daß die von Dir
: beschriebenen Effekte hinzukommen.
Nur B Fluktuationen so schnell wie die Gyrationsperiode oder schneller können die adiabatische Invarianz brechen. Stochastische Prozesse wie die zufällige Wechselwirkung von e- mit elektromagnetischen Plasmawellen können aber wohl kaum fürs Polarlicht genügend e- in den kleinen Verlustkegel (<3 Grad, siehe oben) befördern, denn die meisten e- würden ja wieder ausserhalb des Verlustkegels landen. Meine Bemerkung war nur im Prinzip gemeint und eigentlich Erbsenzählerei.
Die Grösse des Verlustkegels hängt von der Magnetfeldstärke ab. Beim Eintreffen einer Schockfront wird die ganze Magnetosphäre komprimiert und schwingt einige Minuten nach. Dadurch können e- effektiv in den Verlustkegel kommen, aber fürs Polarlicht ist das nicht die Haupterklärung (sondern ein paralleles E Feld).
: Da die positiv und negativ geladenen Teilchen ja auch räumlich
: getrennt sind, müßte da doch auch ein elektrisches Feld
: dazwischen existieren. Wenn ich jetzt die Ladungsverteilung
: richtig in Erinnerung habe, müßte dieses im wesentlichen radial
: auf die Erde zeigen. Am Äquator also etwa senkrecht zum
: magnetischen Dipolfeld der Erde - in Polnähe hingegen relativ
: parallel. Könnte das vielleicht was mit dem oben erwähnten Feld
: zu tun haben, das die Elektronen wieder auf 5keV beschleunigt?
Die Grad B Drift funktioniert ohne E Feld, und eine Ladungstrennung muss in einem azimutal homogenen Ringstrom nicht stattfinden. Das E Feld in der Äquatorebene zeigt generell von der Morgenflanke der Magnetosphäre zur Abendflanke und hängt mit der ExB Drift zusammen. Es bildet sich längs der Magnetfeldlinien auf die polare Ionosphäre ab, und entspricht dort einer Plasmakonvektion Richtung Sonne über die Polarkappe. Die sogenannte Korotation, dh. das Plasma rotiert mit der Erde, findet in der inneren Magnetosphäre statt, und dort zeigt das E Feld radial zur Erde. Dieses Korotationsfeld bildet sich auf die Ionosphäre in mittleren Breiten ab. Aber in jedem Fall bleibt das grosskalige E Feld bei der Abbildung senkrecht zum Magnetfeld.
Das parallele E Feld beim Polarlicht ist kein geometrischer Effekt, sondern relativ komplizierte Plasmaphysik steckt dahinter. Auch die kleinskalige Struktur und Dynamik des Polarlichts "organisiert sich selbst" vermutlich bei der Erzeugung dieses E Felds.
Stephan
-
Ulrich Rieth
Re: neue HP: physik. Erklärung von PL
Hallo Stephan!
: Ja, ein Richtwert ist, dass eine Ionisation 34 eV verbraucht, also
: ein 5 keV e- kann etwa 150 Atome/Moleküle ionisieren. Dabei ist
: eingerechnet, dass "nicht sichtbare" Anregungen, zB
: Rotationen der Moleküle stattfinden, und die sekundären
: Elektronen auch einige eV Energie haben. Man braucht also nicht
: so viele e- aus dem Weltraum wie das Polarlicht Photonen
: emittiert, aber trotzdem ist es auch bei heutigem
: Forschungsstand nicht klar, woher alle die benötigten
: energetischen e- kommen.
Mit dem letzten Punkt komme ich noch klar, da hier ja immer noch die Beschleunigungsquelle zu fehlen scheint.
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.
Oder denke ich hier wiedermal zu kurz?
Danke für weitere Infos.
Gruß
Ulrich
: Ja, ein Richtwert ist, dass eine Ionisation 34 eV verbraucht, also
: ein 5 keV e- kann etwa 150 Atome/Moleküle ionisieren. Dabei ist
: eingerechnet, dass "nicht sichtbare" Anregungen, zB
: Rotationen der Moleküle stattfinden, und die sekundären
: Elektronen auch einige eV Energie haben. Man braucht also nicht
: so viele e- aus dem Weltraum wie das Polarlicht Photonen
: emittiert, aber trotzdem ist es auch bei heutigem
: Forschungsstand nicht klar, woher alle die benötigten
: energetischen e- kommen.
Mit dem letzten Punkt komme ich noch klar, da hier ja immer noch die Beschleunigungsquelle zu fehlen scheint.
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.
Oder denke ich hier wiedermal zu kurz?
Danke für weitere Infos.
Gruß
Ulrich
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