Auswirkungen der säkularen Änderung des erdmagnetischen Hauptfeldes auf Form und Lage der Magnetosphäre und die Stärke der erdmagnetischen Aktivität

Siebert, Manfred

Aus der Behandlung eines einfachen Modells folgt, daß die geozentrische Entfernung des subsolaren Punktes und der Schweifradius im wesentlichen Funktionen von M/v sind (M = Stärke des erdmagnetischen Dipolmomentes, v = Geschwindigkeit des solaren Windes vor dem Durchgang durch die Stoßwelle vor der Magnetopause), wobei der Schweifradius noch zusätzlich vom Öffnungswinkel des Polarlichtovals abhängt. Aus bekannten Ergebnissen über statistische Zusammenhänge mit der erdmagnetischen Aktivität bei der Einwirkung des solaren Windes auf die Magnetosphäre bei konstantem M kann auf die Auswirkungen der säkularen Änderung von M bei gleichbleibender Geschwindigkeitsverteilung des solaren Windes geschlossen werden (Reziprokengesetz). Es ergibt sich, daß bei nicht zu starken Änderungen von v bzw. M (bis zum Faktor 2) der Schweifradius näherungsweise konstant bleibt; d. h. die Magnetosphäre behält ihre Form, verschiebt sich aber in solar-antisolarer Richtung. Die derzeitige Abnahme von M führt in den Maßzahlen Ap und Aa der erdmagnetischen Aktivität auf eine Zunahme von etwa 3 Einheiten im Jahrhundert. Eine entsprechende Analyse der mehr als 100jährigen Zeitreihe der Aa bestätigt das theoretische Ergebnis. Auf der Grundlage der paläo- und archäomagnetischen Befunde über Schwankungen von M in den letzten 10^4 Jahren werden die Auswirkungen auf das Langzeitverhalten von Ap abgeschätzt. Danach scheinen säkulare Änderungen der erdmagnetischen Aktivität möglich zu sein, die die bisher bekannten, von der Sonne verursachten Schwankungen der Jahresmittel von Ap in einem Fleckenzyklus bei weitem übersteigen.

It follows from an elementary model that geocentric distanee of the subsolar point and tail radius are primarily functions of M/v (M = intensity of the geomagnetic dipole moment, v = bulk velocity of the solar wind before crossing the bow shock in front of the magnetosphere); moreover, the tail radius depends on the aperture angle of the polar oval. Using well-known results on statistical relationships with geomagnetic activity relating to the solar-wind impact on the magnetosphere when M is constant, the effect of the secular change of M can be deduced by assuming a steady velocity distribution of the solar wind (reciprocity rule). One result is that the tail radius remains approximately constant if v and M resp. change moderately (say by less than a factor of two). This means that the magnerosphere does not change its shape but is shifting in the solar-antisolar direction. The actual decrease of M leads to an increase of geomagnetic activity by about 3 units per century as measured by the activity indices Ap and Aa. The corresponding analysis of the over-hundred-year series of Aa confirms the theoretical result. The behaviour of Ap due to the fluctuation of M within the last 10^4 years is estimated according to the known paleomagnetic and archeomagnetic data on M. Therefrom, secular changes of the geomagnetic activity seem to be possible which much exceed the well-known fluctuations of the annual means of Ap as they are caused by the sun during a sunspot cycle.

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Siebert, Manfred: Auswirkungen der säkularen Änderung des erdmagnetischen Hauptfeldes auf Form und Lage der Magnetosphäre und die Stärke der erdmagnetischen Aktivität.

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