Student zeigt, wie sich die Magnetosphäre des Planeten mit den Jahreszeiten ändert.
Ein Student der Universität von Iowa hat entdeckt, dass ein Prozess in der Magnetosphäre des Saturns mit den Jahreszeiten und Veränderungen des Planeten zusammenhängt. Dieser Befund hilft, die Länge eines Saturntages zu klären und unser Verständnis der Magnetosphäre der Erde zu verändern.
Die Magnetosphäre des Saturn ist die drittgrößte Struktur im Sonnensystem und wird nur von den Magnetfeldern der Sonne und des Jupiters überlagert. Im Gegensatz zur Erde, die eine sichtbare felsige Oberfläche hat und sich alle 24 Stunden dreht, besteht Saturn hauptsächlich aus Wolken und Flüssiggasschichten, die sich jeweils mit ihrer eigenen Geschwindigkeit um den Planeten drehen. Diese Variation der Rotation machte es Wissenschaftlern schwer, die Zeit für den Planeten zu bestimmen.
Vor Jahrzehnten glaubte man, dass ein starkes und natürlich vorkommendes Funksignal, Saturn Kilometric Radiation (SKR) genannt, eine genaue Messung eines Saturntages liefert. Daten, die von einer ESA / NASA-Raumsonde gesammelt wurden, haben das Gegenteil bewiesen.
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Nun haben der UI-Weltraumphysiker Donald Gurnett und andere Wissenschaftler unter Verwendung von Daten des NASA-Raumfahrzeugs Cassini, das 2004 in die Umlaufbahn um Saturn gelangte, gezeigt, dass der Nord- und Südpol ihre eigenen SKR-„Tage“ haben, die über Wochen und Jahre variieren. Wie diese unterschiedlichen Perioden entstehen und durch die Magnetosphäre getrieben werden, ist laut NASA-Vertretern eine zentrale Frage der Cassini-Mission.
Die Entdeckung von Tim Kennelly, einem UI-Junior mit Schwerpunkt Physik und Astronomie, ist eine der ersten direkten Beobachtungen von jahreszeitlichen Veränderungen in der Saturn-Magnetosphäre. Darüber hinaus überträgt sich der Befund auf alle Planeten mit einer Magnetosphäre, einschließlich der Erde.
"Ich freue mich, dass ich so früh zu unserem Verständnis der Saturn-Magnetosphäre beigetragen habe", sagt Kennelly, der Hauptautor des Papiers, das online im Journal of Geophysical Research der American Geophysical Union (AGU) veröffentlicht wurde. "Ich hoffe, dass sich dieser Trend fortsetzt."
Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass die magnetosphärischen Prozesse des Saturns miteinander verknüpft sind, von der Aktivität, die die SKR-Emission relativ nahe am Planeten erzeugt, bis zu den periodischen Signaturen in der Saturn-Magnetosphäre, die sich im Magnetotail des Planeten mehrere Millionen Kilometer stromabwärts erstreckt. Sie wussten jedoch nicht, wie sie verknüpft waren.
Größer anzeigen | Der Nordpol des Saturn wird im frischen Licht des Frühlings in diesem Farbbild der Cassini-Sonde der NASA sichtbar. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / SSI
Kennelly analysierte Phänomene, die zwischen Juli 2004 und Dezember 2011 mit Cassinis UI-Instrument Radio and Plasma Wave Science (RPWS) aufgezeichnet wurden, und gelangte zu einigen neuartigen Schlussfolgerungen über den Zusammenhang der Ereignisse. Zunächst betrachtete er sich nach innen bewegende „Flussmittelröhren“, die aus heißem, elektrisch geladenem Gas, dem Plasma, bestehen. Als er sich auf die Röhren konzentrierte, als sie sich anfänglich bildeten und bevor sie sich unter dem Einfluss der Magnetosphäre auflösen konnten, stellte er fest, dass das Auftreten der Röhren mit der Aktivität in der nördlichen und südlichen Hemisphäre abhängig von der Jahreszeit korrelierte.
Kennelly fand heraus, dass im Winter auf der Nordhalbkugel das Auftreten von Flussröhren mit der SKR-Periode korreliert, die auf der Nordhalbkugel ihren Ursprung hat. Eine ähnliche Korrelation zwischen Flussrohr und SKR wurde für die südliche Hemisphäre im südlichen Winter festgestellt. Die Ereignisse seien streng geordnet und folge den jahreszeitlichen Veränderungen des Saturn.
Dieser Befund könnte die Sichtweise der Wissenschaftler auf die Erdmagnetosphäre und die Van-Allen-Strahlungsgürtel verändern, die eine Vielzahl von Aktivitäten auf der Erde betreffen, die von der Sicherheit des Weltraumfluges bis zur Satelliten- und Mobiltelefonkommunikation reichen.
Kennelly kommentiert seine Forschungserfahrung wie folgt: "Ich bin sehr zufrieden mit der Unterstützung, die ich von Don Gurnetts Gruppe erhalten habe. Sie ließen mich einen Großteil der Recherchen alleine durchführen. Ich bin wirklich dankbar. “Er fügt hinzu, dass er im nächsten Semester mit der Bewerbung für die Graduiertenschule beginnen und seine Promotion in Plasmaphysik anstreben wird.
Zu den UI-Forschern zählen neben Kennelly der Postdoktorand Jared Leisner, der assoziierte Wissenschaftler George Hospodarsky und Donald Gurnett, Leiter der RPWS-Instrumentenuntersuchung, sowie James A. Van Allen / Roy J. und Lucille A. Carver, Professor für Physik und Astronomie .
Das Journal Paper finden Sie unter: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jgra.50152/full.
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