CME – koronaler Massenauswurf Dirk Gerbig

Gliederung Motivation Physikalischer Hintergrund Idee Theorie Anwendung auf das Problem Zusammenfassung

Motivation

17. Aug. 22.47 Uhr 18. Aug. 10.04 Uhr 18. Aug. 11.43 Uhr 18. Aug. 11.54 Uhr 18. Aug. 12.06 Uhr 18. Aug. 12.15 Uhr 18. Aug. 12.21 Uhr 18. Aug. 13.34 Uhr

Theoretische Beschreibung eines koronalen Massenauswurfs - CME (Coronal Mass Ejection)

Physikalischer Hintergrund

Sonnenatmosphäre Photosphäre Chromosphäre Korona

Was ist die Korona ? Äußerster, sehr ausgedehnter Teil der Sonnenatmosphäre Hohes Temperaturniveau ~106 K wird über mehrere Sonnenradien gehalten Niedrige Dichte Nur bei Sonnenfinsternis oder mit Koronagraph sichtbar

Was ist ein CME ? Junger Bereich der Sonnenphysik (1973/74) Zwischen 3-8% des Massenflusses des Sonnenwindes Dauer eines Auswurfs: einige Minuten bis zu mehrere Stunden bogen-, blasen- bzw. strahlenförmige Gebilde Geschlossene Magnetfeldstruktur

Wie entstehen CMEs? Ideales System =0 Eingefrorenes Feld: Plasma führt B-Feld mit sich Magnetfeld kann seine Topologie nicht ändern

Wie entstehen CMEs? Umstrukturierung der Magnetfeldtopologie Wenn 0 kann sich Magnetfeldtopologie ändern Feldlinienverschmelzung: erlaubt die Umwandlung von im B-Feld gespeicherter Energie in kinetische Energie des Plasmas

CME Daten Physikalische Parameter Geschwindigkeit Masse kinetische Energie

Vom Bild zur Theorie Nicht ein individuelles Ereignis, sondern Oberbegriff für ganze Klasse dynamischer Ereignisse theoretisches Modell von Gibson und Low [1998]

Idee

Ausgangspunkt: magnetohydrostatische Gleichungen von Gibson und Low Problem: Lösung singulär auf polarer Achse, kann daher nicht als Startparameter für numerische Simulation genutzt werden Idee: drehen das zugehörige Vektorpotential um Winkel 0 in der r- Ebene

Theorie

Ideale zeitabhängige MHD Gleichungen für vollionisierte Plasmen Maxwell-Gleichungen

Vereinfachung: Betrachte statisches Gleichgewicht Maxwell-Gleichungen MHD-Gleichungen

Betrachte Magnetfeld (B=0, rotationssymmetrisch bzgl Betrachte Magnetfeld (B=0, rotationssymmetrisch bzgl. z-Achse ohne  Abhängigkeit)

Zur Erinnerung

Verallgemeinerte Koordinaten

Gedrehte Koordinaten

Bild zur Veranschaulichung

Anwendung auf das Problem

Gesamtfluss der Gibson und Low Lösung in 3 Teilen r0: Radius der Kugel r1: Abstand zwischen Ursprung und Mittelpunkt der Kugel

Komplexe Variablen u und u*

Magnetohydrostatische Lösung für 0=/2 Bild von CME Magnetohydrostatische Lösung für 0=/2

Zusammenfassung

Was / Wie / Wo? Einiges über CMEs Vom Bild zur Theorie Das Problem und der Ansatz Drehung des Vektorpotentials Magnetohydrostatische Lösung

Ende