Modelling the Earth´s magnetic field of magnetospheric origin from CHAMP data

Schwarte, Judith

An der Erdoberflaeche kann das Magnetfeld in drei Komponenten aufgeteilt werden: Das "Hauptfeld", das "Krustenfeld" und das "externe magnetische Feld". Diese Arbeit konzentriert sich auf die externen Stroeme, um den Effekt der weitreichenden magnetosphaerischen Stromsysteme zu korrigieren. Die exakte Kenntnis dieser Stroeme ist unerlaesslich, um Modelle des Hauptfeldes und der Saekularvariation zu verbessern. Ueblicherweise wird das Magnetfeld mit Hilfe von Kugelflaechenfunktionen (SHA) beschrieben. Bei dieser Analyse ist es moeglich zwischen externen und internen Beitraegen zum Erdmagnetfeld zu unterscheiden. Die Koeffizienten der SHA beschreiben die dipolaren, quadrupolaren und hoeheren Terme in sphaerischen Koordinaten. Hier wurden Messdaten des Forschungssatelliten CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload) genutzt. Aufgrund seiner Inklination veraendert CHAMP seine Flugbahn in der Lokalzeit. Zeitweise fliegt CHAMP in Resonanz mit der Erdrotation, d. h. der Satellit fliegt nach ein paar Tagen wieder ueber dieselbe Position. Fuer die Modellierung der Veraenderungen waehrend dieser Zeit sind diese sogenannten "repeat tracks" sehr nuetzlich. An der Erdoberflaeche wird der Effekt der magnetosphaerischen Stroeme haeufig durch den DST-Indix charakterisiert. Diese Studie erklaert, wie eine moegliche Konstitution der externen Quellen des Erdmagnetfeldes aussehen kann und wie der Effekt dieser magnetosphaerischen Stroeme in der Hauptfeldmodellierung korrigiert werden kann.

As observed on the Earth´s surface, the magnetic field can be separated into three components: The "Main Field", the "Crustal Field" and the "External Magnetic Field". This work concentrates on the magnetospheric current systems, in order to correct the effect of large-scale magnetospheric current systems. Their exact knowledge is vital to improve the main field and secular variation models. Spherical harmonic analysis (SHA) is commonly used to describe the magnetic field. In SHA it is possible to distinguish between internal and external contributions to the Earth´s magnetic field. The spherical harmonic coefficients describe dipolar, quadrupolar and higher parts in spherical coordinates. Here, CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload) measurements are used. Due to the inclination CHAMP is changing the orbit in local time. From time to time CHAMP is flying in resonance with the Earth´s rotation, i.e. the satellite is flying over the same ground track after a couple of days. To model changes during a period of a few days these so called "repeat tracks" are very helpful for an improved main field/external field model. On the Earth´s surface the magnetic effect of magnetospheric currents is often characterised by the DST-indix. In this study, it is explained how a possible constitution of the external sources of the geomagnetic field can look like and how the effect of these magnetospheric currents can be corrected in main field modelling.

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Schwarte, Judith: Modelling the Earth´s magnetic field of magnetospheric origin from CHAMP data. 2004.

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