Die Eigenschaften der Choruswellen in der inneren Magnetosphäre der Erde und ihre Auswirkungen auf die Elektronen des Van-Allen-Strahlungsgürtels verstehen

• Antragsteller: Professor Dr. Stuart Alan Gilder; Dr. Dedong Wang, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520916080

Der Strahlungsgürtel der Erde besteht aus hochenergetischen Elektronen, die für Satelliten in der Erdumlaufbahn und Astronauten im Weltraum gefährlich sein können. Die Ströme dieser energiereichen Elektronen im äußeren Strahlungsgürtel sind sehr dynamisch. Das Verständnis der physikalischen Prozesse, die die Dynamik der energiereichen Elektronen im Strahlungsgürtel steuern, ist wichtig für den Schutz von Satelliten und Astronauten im Weltraum. Es wird angenommen, dass die Welle-Teilchen-Wechselwirkungen zwischen Choruswellen und Strahlungsgürtel-Elektronen eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung und dem Verlust dieser Teilchen spielen. In diesem Projekt werden unter Verwendung modernster Messungen von mehreren Satelliten umfassende Choruswellenmodelle entwickelt. Anschließend werden Diffusionskoeffizienten berechnet, um die wichtigen Welle-Teilchen-Wechselwirkungsprozesse und ihre Folgen zu quantifizieren. Mit Hilfe unseres hochentwickelten dynamischen Strahlungsgürtelmodells werden die fundamentale Beschleunigung und der Verlust von energetischen Elektronen durch Choruswellen im Strahlungsgürtel der Erde quantifiziert. Wir werden die Simulationsergebnisse anhand von Satellitenmessungen validieren, um die Konkurrenz zwischen Beschleunigung und Verlust durch Choruswellen zu verstehen. All diese Verbesserungen werden für die Beantwortung der übergreifenden wissenschaftlichen Frage von entscheidender Bedeutung sein: Warum reagieren die Strahlungsgürtel der Erde unterschiedlich auf geomagnetische Stürme, die ungefähr die gleiche Intensität haben, und was bestimmt das Ergebnis des Wettbewerbs zwischen den durch Choruswellen verursachten Beschleunigungs- und Verlustprozessen? Die Verbesserung unseres Modells der Strahlungsgürteldynamik wird genauere Vorhersagen über die Strahlungsgürtel der Erde ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Yuri Shprits, Ph.D.