Magnetische Wellen in der Atmosphäre und eine äußerst coole Rakete

Was stellt ihr euch unter einer „Magnetosphere-Ionosphere Coupling in the Alfvén resonator (MICA)“-Mission vor? Klingt ein wenig mysteriös – ist aber eine sehr interessante Angelegenheit. Es geht um die Untersuchung von Wellen. Aber keine gewöhnlichen Wellen im Wasser oder Schallwellen in der Luft. Man analysiert sogenannte Alfvén-Wellen. Die spielen eine wichtige Rolle bei den Vorgängen auf der Sonne – treten aber auch in unserer Atmosphäre auf.

Die Alfvén-Wellen wurden nach dem schwedischen Physiker Hannes Olof Gösta Alfvén benannt. Es handelt sich dabei um Plasmawellen. Ein Plasma ist ein Gas, bei dem die Elektronen nicht mehr an ihre Atomkerne gebunden sind. Das passiert zum Beispiel auf der Sonne – dort ist es so heiß, dass die Elektronen sich frei bewegen können. Das führt zu interessanten Effekten die im Rahmen der „Magnetohydrodynamik“ untersucht werden. Denn statt einem Gas aus lauter elektrisch neutralen Atomen hat man nun einen Haufen positiv geladener Atomkerne und jede Menge negativ geladener Elektronen, die sich frei bewegen. Wenn Elektronen sich bewegen, dann gibt es elektrischen Strom und wenn dann noch Magnetfelder vorhanden sind, wird es so richtig kompliziert. Die Bewegung des Plasmas beeinflusst die Magnetfelder und die Magnetfelder beeinflussen die Bewegung des Plasmas. Und das erzeugt die Alfvén-Wellen. Wenn sich das Plasma bewegt, dann nimmt es die Magnetfeldlinien quasi mit. Eine Welle im Plasma verändert also das Magnetfeld und das veränderte Magnetfeld will das Plasma wieder in die ursprüngliche Lage zurück bringen. Es gibt eine Rückstellkraft und so werden die Schwingungen aufrecht erhalten.

Alfvén-Wellen können überall dort auftreten, wo ionisierte, also elektrisch nicht neutrale Moleküle vorkommen und wo es Magnetfelder gibt. Natürlich auf der Sonne, wo die Alfvén-Wellen eine wichtige Rolle bei der Sonnenaktivität und dem Energietransport spielen – sie sind zum Beispiel dafür verantwortlich, dass sich die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre, die Korona, so stark aufheizt. Aber auch unsere Erde hat ein Magnetfeld und eine „Ionosphäre“. Das ist eine Schicht, die in etwa 80 Kilometer Höhe beginnt und in der die Sonnenstrahlung die Luftmoleküle ionisiert hat. Auch dort gibt es Alfvén-Wellen und man vermutet, das sie dort verantwortlich für die beeindruckenden Polarlichter sind. Und genau das untersucht die „Magnetosphere-Ionosphere Coupling in the Alfvén resonator (MICA)“-Mission! Man will herausfinden, wie die Energie des Sonnenwinds durch die Alfvén-Wellen bis in die Ionosphäre geleitet wird und dort die Polarlichter beeinflusst. So etwas untersucht man am besten vor Ort und deswegen schießt man regelmäßig Forschungsraketen in große Höhen. Das hat man am 18. Februar 2012 in Alaska (von der Poker Flat Research Range in Fairbanks) gemacht. Natürlich, während gerade schöne Polarlichter am Himmel zu sehen waren. Ein phänomenaler Anblick!

Extrem cool! Wir sehen die Rakete (vom Typ Black Brant, gebaut in Kanada) die sich auf den Weg bis in 200 Kilometer Höhe macht. Man erkennt wunderbar, wie zuerst die erste Stufe hell brennt, dann immer mehr nachlässt, bis die zweite Stufe gezündet wird. Wir sehen sogar, wie die erste Stufe abgeworfen wird (der kleine Haken). Wir sehen auch einen Laser, der hoch in den Himmel geschossen wird. Dort soll er die Moleküle der Atmosphäre anregen, damit man die Messungen besser durchführen kann. Die Rakete wird 200 Kilometer hoch fliegen und dann wieder landen – es ist also keine „echte“ Weltraummission. Aber eine extrem coole!