Plasmasphäre

Torusförmige Plasmasphäre
Plasmasphäre (7) innerhalb der Magnetosphäre

Die Plasmasphäre ist der innere, zu einem Torus geschlossene Teil der irdischen Magnetosphäre und von einem relativ kühlen Plasma, T = 6000 bis 35.000 K, aus Elektronen und hauptsächlich Protonen (H+) erfüllt.

Die äußere Grenze der Plasmasphäre ist die sogenannte Plasmapause, die sich durch einen rapiden Abfall der Plasmadichte auszeichnet. In Richtung Sonne liegt die Plasmapause in einer Höhe von etwa vier Erdradien, auf der Nachtseite bei etwa 6 bis 7 Erdradien. Dort geht Plasma in Richtung Magnetschweif verloren. Diese Verluste werden ersetzt aus der Ionosphäre, deren Fortsetzung die Plasmasphäre darstellt. Dies geschieht parallel zu den Feldlinien, ausgehend von hohen Breitengraden.

Der Abfall der Elektronendichte jenseits der F-Schicht der Ionosphäre ist exponentiell, zunächst mit einer Skalenhöhe, die der Abnahme der Konzentration ionisierten, atomaren Sauerstoffs (O+) entspricht, dann der langsameren Abnahme von H+ folgend. Die Übergangshöhe bei etwa 1000 km wird manchmal etwas willkürlich als Obergrenze der Ionosphäre definiert.[1]

Die Plasmasphäre, genauer: der Knick der Elektronendichte an der Plasmapause, wurde 1963 von Don Carpenter während der Analyse von Whistlern entdeckt.[2]

Ursprünglich wurde die Plasmasphäre als wohlgeformtes, kaltes Plasma angesehen, dessen Teilchenbewegung vollständig vom Erdmagnetfeld bestimmt wird und daher mit der Erde korotiert. Dahingegen haben neuere Satellitenbeobachtungen gezeigt, dass sich Dichteunregelmäßigkeiten wie Wolken oder Fehlstellen bilden können. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die Plasmasphäre nicht beständig mit der Erde korotiert.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ Stefan Heise: Rekonstruktion dreidimensionaler Elektronendichteverteilungen basierend auf CHAMP-GPS-Messungen. FU Berlin, 2002, Kapitel 2: Die Ionosphäre und Plasmasphäre der Erde, urn:nbn:de:kobv:188-2002002731 (fu-berlin.de [PDF] Dissertation).
  2. ↑ J. Lemaire, K. I. Gringauz, David L. Carpenter, V. Bassolo: The earth's plasmasphere. Cambridge University Press, 2005, ISBN 978-0-521-67555-0 (englisch).

Literatur

  • D. L. Carpenter: Whistler evidence of a 'knee' in the magnetospheric ionization density profile. In: J. Geophys. Res. Band 68, 1963, S. 1675–1682 (englisch).
  • A. Nishida: Formation of plasmapause, or magnetospheric plasma knee, by combined action of magnetospheric convections and plasma escape from the tail. In: J. Geophys. Res. Band 71, 1966, S. 5669 (englisch).
  • B. R. Sandel et al.: Extreme ultraviolet imager observations of the structure and dynamics of the plasmasphere. In: Space Sci. Rev. Band 109, 2003, S. 25 (englisch).