Seltsames Wetter im All über Afrika

14. November 2007: Etwas Seltsames geschieht in der Atmosphäre über Afrika und Forscher sind in Addis Abeba, in Äthiopien zusammengekommen, um das Phänomen zu diskutieren. Der „Africa Space Weather Workshop” startete am 12. November mit fast 100 Wissenschaftlern und Studenten.

Das seltsame Phänomen, das all diese Leute zusammenbringt, ist die Eisen-Rauchfahne – “eine neu entdeckte Form des Weltraumwetters”, sagt der Atmosphärenwissenschaftler und Mitorganisator des Workshops Tim Fuller-Rowell, von der University of Colorado.

Forscher vergleichen die Rauchfahnen mit Rauch der aus Schornsteinen kommt – nur dass Eisen-Rauchfahnen nicht aus Staub und Asche bestehen, sondern aus elektrifiziertem Gas, das so hoch über den Boden fliegt, dass es mit dem Weltraum in Kontakt kommt. „Die Rauchfahnen tauchen während geomagnetischer Stürme auf und können die Übertragungen von Satelliten, die Flugnavigation und Radiokommunikation stören”, sagt Fuller-Rowell. Tatsächlich ist es ihr Effekt auf GPS Signale, was zu der Entdeckung der Rauchfahnen über Nordamerika vor einigen Jahren führte.

Ein typisches Beispiel ist die Rauchfahne vom 20. November 2003:

Oben: Eine Rauchfahne übermäßiger Elektronenaktivität über Nordamerika am 20. November 2003. Die Rauchfahne wurde durch ihren Effekt auf GPS Signale entdeckt und zugeordnet. Credit: Courtesy of Anthea Coster and John Foster of MIT.

Zwei Tage bevor diese Karte entstand, schleuderte eine Explosion auf der Sonne – ein CME – magnetisiertes Gas in Richtung Erde. Die Rauchfahne bildete sich, als der CME auftraf und einen starken magnetischen Sturm auslöste. Die Rauchfahne besteht aus ionisierter Luft in großen Höhen und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 1 km/s von Florida nach Kanada.

"Okay, wir haben nun den ‘Rauch’ gesehen, aber wo ist der Schornstein”? fragt Fuller-Rowell.

Die Suche danach führt die Forscher nach Afrika.

"Viele glauben, dass die Quelle der Rauchfahne nahe des magnetischen Äquators der Erde zu finden ist”, erklärt der Sonnenphysiker Lika Guhathakurta, der ebenfalls an dem Workshop teilnimmt. „Afrika ist ein hervorragender Ort dies zu prüfen, weil der magnetische Äquator direkt über der Sub-Sahara verläuft.“

Nur ein Problem: “Es gibt nicht genügend Sensoren in Afrika, um das Phänomen zu untersuchen“, sagt Fuller-Rowell. Der Sensor der Wahl ist der Dual-Frequenz GPS Empfänger. „Nordamerika hat eine Fülle von Dual-Frequenz GPS Empfängern – tausende davon in einem Netzwerk, welches wir nutzen um Rauchfahnen über Nordamerika zu beobachten. Aber in Afrika gibt es nur einige Dutzend davon.“

Unten: Dual-Frequenz GPS Empfänger in Afrika. Zur Untersuchung des Phänomens werden allerdings noch weitere benötigt.

Das Ziel des Workshops ist es, die afrikanischen Weltraumwissenschaftler mit dem Phänomen der Rauchfahnen bekannt zu machen, sowie die Grundlage für ein GPS Netzwerk zu legen, welches den gesamten Kontinent abdecken soll. „In ein paar Jahren hoffen wir hunderte von Empfängern installiert zu haben“, sagt er.

Eisen-Rauchfahnen kommen in einer Schicht der Erdatmosphäre vor, die als „Ionosphäre“ bezeichnet wird. Es ist eine breite Region von 85 km bis 600 km über dem Boden, in der ultraviolette Strahlung der Sonne Elektronen aus Atomen und Molekülen herausschlägt, was eine Schicht aus ionisiertem Gas, oder „Plasma“, erzeugt, die unseren gesamten Planeten umgibt. Amateurfunker wissen seit mehr als 100 Jahren, dass die Ionosphäre Radiowellen beugen, stören, reflektieren und sogar absorbieren kann. Rauchfahnen verstärken diesen Effekt sogar.

Wie wichtig ist Afrika für die Untersuchung dieses Phänomens? „Betrachten Sie die Liste von Organisationen, die ihre Kräfte zusammengelegt haben, um den Africa Space Weather Workshop zu ermöglichen: NASA, NOAA, die National Science Foundation, das European Office of Aerospace Research and Development (EOARD), das International Center for Theoretical Physics (ICTP), und viele weitere“, sagt Guhathakurta. "Es ist gemeinhin verstanden worden, dass Afrika der Schlüssel zu diesem Rätsel ist.”

Derzeit hat nur Nordamerika eine gut kartografierte Ionosphäre. NOAA veröffentlicht alle 15 Minuten neue Bilder auf dieser Webseite. „In fünf Jahren“, sagt Fuller-Rowell, "hoffen wir auch Echtzeitkarten von der Ionosphäre über Afrika erzeugen zu können."

Afrika ist Plasma Incognita – aber nicht mehr lange. Bleiben Sie dran!

Author: Dr. Tony Phillips | Production Editor: Dr. Tony Phillips | Credit: Science@NASA