Vortrag
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Hier war die Macht der Phantasie bezwungen…… - Die unverstandene Magnetosphäre des Planeten Merkur - 8. 11. 2006 Merkur – ein kurzer Steckbrief Was ist eine Magnetosphäre ? Einige Rätsel der Merkurmagnetosphäre Die Messenger und BepiColombo Missionen 19. 5. 07; Göttingen; Blick nach Westen 16.5.07; 19:25; Göttingen; Blick nach Westen Planetarer Steckbrief: Merkur Abstand Sonne: 58 Mill. Km 0.39 AE Planetenradius: 2439 km Mittl. Dichte: 5.42 g/cm3 Rotationsrate: 58.64 Tage Oberfläche: mondähnlich Ober. Temp.: -173° — +429° C Magnetfeld: Ja Atmosphäre: Nein Der innere Aufbau des Planeten Merkur Tiefe [km] Erdkruste Erdmantel Erdkern ~1800 km äußerer innerer Das Magnetfeld des Merkur Flüssiger, elektrisch leitender Planetenkern => ein Dynamoprozeß erzeugt das Magnetfeld Magnetfeld an der Oberfläche: ca. 400 nT Aber für diesen Prozeß muß der Planet rotieren. Magnetfeld in Göttingen: ca. 40,000 nT Da Merkur nur langsam rotiert, spekulierte man Problem: Nach heutigem theoretischen Noch Anfang der 70er Jahre, daß Merkur kein Verständnis müßte man beim Magnetfeld hat. Merkur ein Feld der Stärke 4,000 nT erwarten..... Sonnenwind, planetares Magnetfeld und Magnetosphären Der Sonnenwind ist ein heißes, extrem verdünntes,Magnetosphärenschweif von der Sonne mit Geschwindigkeiten von einigen Hundert km/s abströmendes Gas, das um die Planeten herumströmen muß ! Nochmals die Magnetosphäre Magnetopause: Druckgleichgewicht zwischen dem Staudruck des Sonnenwindes und dem Magnetischen Druck des Erdmagnetfeldes Elektrische Ströme in der Magnetosphäre Magnetopausenstrom: 10,000,000 Ampere Die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit dem Magnetfeld des Planeten stellt ein gigantisches Kraftwerk dar. Magnetische Stürme 19. – 20. September 1991 12:00 – 06:00 UT Soroya; N-S Komponente 300 nT 6 Stunden Polarlichtstürme Kosmische Elektrotechnik ro t S u h ec r rb on e t i un reg m s ng Ionosphären Ionosphären gibt es nur dort, wo es auch eine Atmosphäre gibt Schweifkollaps Die beim Schweifkollaps frei werdende Energie entspricht etwa der Jahresproduktion eines Kernkraftwerkes ! Wenn wir die Magnetosphäre sehen könnten... Magnetosphärenphysik im Merkur-Labor Magnetopause der Erde bei 64000 km Wo liegt sie beim Merkur ? Magnetischer Teilsturm und Polarlichter Gibt es diese Phänomene auch beim Merkur ? Die Mariner 10 Mission zum Merkur Start: November 1973 Merkur-Vorbeiflug: März 1974 Sept. 1974 März 1975 Die Merkurmagnetosphäre Magnetopausenabstand: 4000 km Durchmesser der Erde Ein Paradies für TheoretikerInnen In den vergangenen 20 Jahren sind etwa 500 wissenschaftliche Studien veröffentlicht worden, die sich theoretisch mit den verschiedensten Aspekten der Physik der Merkur-Magnetosphäre beschäftigt haben !!!!! Rätsel 1: Wie entsteht das Magnetfeld des Merkur ? Möglichkeit 4 Möglichkeit Möglichkeit 3 12 Ein rückgekoppelter Dynamo, Gängige Dynamomodelle lassen erwarten, Kein Thermoelektrischer Dynamo, sondern PermanentDynamo, Modifizierter Dynamoprozeß daß das Magnetfeld etwa um einen im Faktor d.h. Wechselwirkung zwischen d.h.Magnet, aufgrund d.h. von remanente Temperatur10Merkurinneren zu klein ist ! tiefen Magnetosphäre unddes Dynamo unterschieden Magnetisierung im Planeteninneren werden Krustengesteins elektrische Ströme Uli‘s deep-seated generiert dynamo Rätsel 2: Wie wechselwirkt die Magnetosphäre mit der Oberfläche ? Da Merkur keine Atmosphäre besitzt, können energetische Teilchen dem Mittlereraus Abstand 4000 km Sonnenwind und der Magnetosphäre auf die Oberfläche prallenMinimaler und dort Abstand 700 km Atome, z.B. Natrium, ausschlagen (Sputtering). Die Merkur-Natrium-Wolke Elektrostatische Aufladung der Merkuroberfläche Levitation durch elektrostatische Aufladung führt vermutlich zu einer elektrisch leitfähigen Schicht an der Oberfläche des Planeten Merkur Rätsel 3: Wie können Teilstürme in Merkurs Magnetosphäre funktionieren ? Keine Atmosphäre – keine Ionosphäre Aber wo schließt sich der Strom ? Kurzschluß gesucht ! Und eine weitere spekulative Idee: Wie steht es als mit der Ionosphäre Oberfläche selber ? Die durch Photoemission Kurzschluß entfällt, Die Kruste des Merkurmit erzeugte Grenzschicht da der Merkur keine könnte ja elektrisch elektrostatisch aufgeladenen Atmosphäre besitzt leitfähig sein. Staubteilchen liefert mit ihrer Leitfähigkeit den Kurzschluß Vertreibung in ein neues Paradies Mercury Planetary Orbiter Start: August 2004 Vorbeiflug: Januar 2008 Orbit: März 2011 Ende: Sommer 2012 Messenger Start August 2004 1. Vorbeiflug Januar 2008 Orbit März 2011 Mercury Magnetospheric Orbiter Missionsende Sommer 2012 BepiColombo: Missionsszenarium Start: 2013 Ankunft: 2019 Der (noch) braunschweigische Beitrag zu BepiColombo
