Messung der Variation des Erdmagnetfeldes während einer Sonnenfinsternis

Antragsteller: Julian Weßel
Projektbeteiligte: Fabian Becker, Julian Weßel
Fachbereich, Studienrichtung: Geophysik
Projekttitel: Messung der Variation des Erdmagnetfeldes während einer Sonnenfinsternis
Fördersumme: 4.000,00 Euro
Kontakt: Julian Weßel

Projektbeschreibung:

Ziel unseres Projektes war es, eine Veränderung der Intensität des Magnetfeldes während der totalen Sonnenfinsternis im August 2017 in den Vereinigten Staaten zu messen. Diese Messung ist wichtig, um das Verständnis des Aufbaus des Magnetfeldes der Erde zu erweitern. In der Totalität schiebt sich der Mond vollständig vor die Sonne und lässt das Magnetfeld der Erde, welches durch Sonnenwinde gespeist wird für eine kurze Zeit lokal abklingen. Diesen Abfall der Intensität des Magnetfeldes kann man nur während einer Sonnenfinsternis messen. Die einzelnen Messungen sollen Aufschluss über das Verhalten der Magnetosphäre bei einem Abfall der solaren Aktivität geben. Sonnenwinde, die aus elektromagnetischen Teilchen bestehen, speisen das Magnetfeld und verstärken es in ihrer Intensität. Wird diese Strahlung vom Mond geblockt, bricht das Magnetfeld in diesem Teil ein und man kann die Änderung der Intensität messen. Es handelt sich dabei um eine äu erst se ltene geomagnetische Variation.
In dem Projekt wurden Magnetometer im Pfad des Kernschattens der Sonnenfinsternis aufgestellt und zum Zeitpunkt der Sonnenfinsternis, sowie davor und danach, Messdaten der Intensität des Erdmagnetfeldes aufgezeichnet. Wichtig dabei war die Verwendung eines Referenzmagnetometers, da so irdische Störsignale besser identifiziert werden können und die Messdaten, die den Einfluss des geblockten Sonnenwindes aufzeichneten, deutlicher aus den Daten hervorgehen. Die Magnetometer wurden in der Nähe von Lawson, MO auf einem verlassenen Landstück aufgestellt. Der Versuch ein Magnetometer mit einem Wetterballon in die Stratosphäre zu befördern, scheiterte aufgrund von heftigen Unwettern am Tag der Sonnenfinsternis.

Die Auswertung der Magnetometer liefert einige Hinweise darauf, dass die Sonnenfinsternis das Magnetfeld lokal schwächt, sodass wir das Ziel unserer Messung erreicht haben. Einen Abfall von 10nT ist während der Totalität zu sehen. Allerdings sind die Daten sehr kompliziert und es benötigt eine sehr genaue und zeitintensive Auswertung, sodass wir unser Ergebnis noch nicht eindeutig vorstellen konnten. Allerdings hat dieses Projekt einige Interessenten gefunden, die uns bei der Auswertung helfen. Zum einen Dr Phil Erickson vom MIT Haystack Observatorium, der zeitgleich eine Messung der freien Elektronendichte in der Ionosphäre durchgeführt hat und auch dort während der Sonnenfinsternis eine verringerte Dichte von freien Elektronen in der Ionosphäre detektieren konnte. Dies steht im Zusammenhang mit unserer Messung, da für dieses Phänomen auch der durch den Mond geblockte Sonnenwind verantwortlich ist. Zum anderen Dr Zesta von der NASA, die uns bei der Auswertung als Expertin für Magnetometer auf der Erdoberfläche, wie auch im Weltall, zur Verfügung steht. Geplant ist außerdem ein Kolloquium im Institut für Geophysik, sowie die Veröffentlichung der Ergebnisse in einer Fachzeitschrift. Unser Projekt wurde bereits einer Lokalzeitung als Thema aufgegriffen (https://www.waz.de/staedte/gladbeck/gladbecker-forscht-bei-sonnenfinsternis-in-den-usa-id211759871.html).

Gegenstand der Förderung waren ein einwöchige Aufenthalt am in Kansas City im Zeitraum vom 15. bis 24. August 2017. Die Aufenthalte waren für uns unerlässlich, um am Ort der Sonnenfinsternis zu sein und eine relativ kurze Distanz zum Kernschatten zu haben. Die im Antrag geäußerte Hoffnung, dass sich aus dem Projekt eine internationales Interesse an unserem Projekt entsteht und der Kontakt zu renommierten Wissenschaftler ergeben könnte, hat sich ebenfalls erfüllt. Unsere Messung sind Basis für eine Messreihe bei weiteren Sonnenfinsternissen um den Einfluss deutlicher zu detektieren und zu Verstehen. Da unsere Messung internationales Interesse geweckt hat, stehen uns für die nächsten Messungen interessante Partner zur Verfügung, die uns vor allem bei der Auswertung der komplizierten Daten helfen und auch für geeignetes Equipment sorgen. In den Jahren 2019 und 2020 finden totale Sonnenfinsternisse in Südamerika statt. Diese Chance wollen wir nutzen um unsere Messungen zu fundieren und zu erweitern. Aufgrund der Erfahrung die wir bei diesem Projekt gewonnen haben, werden wir genauere Messdaten erzielen und den eigentlich schon 2017 geplanten Wetterballonstart erfolgreich durchführen.

Wir möchten uns herzlich bedanken für die Möglichkeit, dieses spannende und am Ende erfolgreiche Projekt durchzuführen. Unser besonderer Dank gilt – neben meinen Ansprechpartnern und Unterstützern am Institut für Geophysik die uns mit dem nötigen Equipment ausgestattet haben – der Geschäftsstelle Forschungsprojekte Studierender für die ausführliche Beratung und unseren Helfern in den Vereinigten Staaten, die unser Projekt um einiges erleichtert haben.