Dipolarisierungsfronten in der Plasmaschicht des nahen Erdmagnetschweifs

Die Plasmaschicht des Erdmagnetosphärenschweifs beherbergt eine Vielzahl transienter Plasmaphänomene, die von Satelliten beobachtet werden können. Als Folge von rekonnektiven Prozessen in der mittleren und erdfernen Neutralschicht propagieren Plasmablasen und Fast Flows in Richtung Erde, vor denen sich sogenannte Dipolarisierungsfronten ausbilden. Sie kennzeichnen sich vor allem durch bipolare Signaturen in der Z-Komponente des Magnetfeldes. Diese Arbeit vereint zwei Handlungsstränge miteinander: Auf der einen Seite dient die Multi-Satellitenmission THEMIS, die seit 2007 in einem quasi­äquatorialen Orbit um die Erde ist, als Grundlage für die statistische Analyse einer Vielzahl von Beobachtungen von Dipolarisierungsfronten in der Plasmaschicht. Gleichzeitig dient ein eingeschränktes MHD-Modell einer Harris-Schicht im Simulationscode PLUTO dazu, die grundlegenden Eigenschaften von Dipolarisierungsfronten zu reproduzieren und zusätzliche, bisher nicht beobachtete Charakteristika abzuleiten. Nach der Validierung der Simulationen anhand der bekannten Eigenschaften werden neue Erkenntnisse bezüglich dieser Strukturen mit Hilfe der Satellitenbeobachtungen abgeglichen. Mit Hilfe einer Superpositionsanalyse werden mittlere Plasmaprofile von Dipolarisierungsfronten berechnet, die die Ergebnisse früherer Studien in ihrer Qualität übertreffen. Die Daten von Simulationen und Satellitenbeobachtungen zeigen, dass die Symmetrieebene von im Erdmagnetschweif propagierenden Dipolarisierungsfronten durch die Neutralschicht gebildet wird. Dieser Befund wird durch die statistische Analyse von Flächennormalen, Plasmasignaturen abseits der Symmetrieebene und durch die Modellierung der Deformation einer solchen Front gestützt. Gleichzeitig legen die Ergebnisse zur Asymmetrie der magnetischen Profile und die der Superpositionsanalyse eine enge Verwandtschaft zwischen Dipolarisierungsfronten und Flux Ropes nahe. Über die Formulierung eines simulationsempirischen Modells können die Satellitenbeobachtungen derart analysiert werden, dass Rückschlüsse auf das Alter der beobachteten Dipolarisierungsfronten und ihren Herkunftsort möglich sind. Als obere Abschätzung liegt die Lebenszeit dieser Strukturen zum Zeitpunkt der Beobachtung bei 1160 s. Ihr Ursprungsort liegt dadurch mit hoher Wahrscheinlichkeit in einer Distanz von bis zu 60 RE hinter der Erde.