Die Ionosphäre im Wandel - Ein Tag rund um die Erde
Der Tagesgang der Ionosphäre
Die Ionosphäre ist ein elektrisch geladener Bereich der oberen Atmosphäre unserer Erde. Ihre Eigenschaften werden maßgeblich durch die Strahlung der Sonne beeinflusst. So werden auf der Tagseite durch die Strahlung neutrale Teilchen ionisiert, wodurch freie Elektronen und Ionen entstehen. Dadurch verändert sich der Elektronengehalt der Ionosphäre, der dazu noch vom Sonnenstand, der geografischen Breite und den lokalen Bedingungen abhängt.
Besonders gut lassen sich diese Veränderungen mit dem so genannten Total Electron Content (TEC) beschreiben. Er gibt an, wie viele freie Elektronen sich insgesamt entlang eines Beobachtungspfades durch die Atmosphäre befinden. Der TEC ist damit eine wichtige Größe für die Radio- und Satellitenkommunikation, da der Elektronengehalt der Ionosphäre die Ausbreitung von Funksignalen beeinflusst und bei der Auswertung und Korrektur von Signalen berücksichtigt werden muss.
Die Animation zeigt, wie sich die TEC-Verteilung im Laufe eines Tages verändert. Beim Blick über die verschiedenen Kontinente werden großräumige Muster sichtbar, die sich im Zusammenhang mit der Erdrotation, der Sonneneinstrahlung und dem Wechsel zwischen Tag und Nacht entwickeln.
Ein Tag in wenigen Sekunden
Die Animation fasst 24 Stunden in wenigen Sekunden zusammen. Die Erdoberfläche mit ihrer Tag- und Nachtseite dient dabei zur Orientierung und verdeutlicht den Stand der Sonne, während die farbige Schicht der Ionosphäre die räumliche Verteilung des TEC sichtbar macht. So werden globale Zusammenhänge und regionale Veränderungen auf einen Blick erkennbar – und der dynamische Tagesgang der Ionosphäre lässt sich über ganze Kontinente hinweg verfolgen.
Die Erde aus zwei Perspektiven
Die Animationen zeigen die Erde aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln und machen verschiedene Aspekte des Tagesgangs der Ionosphäre sichtbar.
Der globale Blick auf die Nachmittagsseite: Die Erde wird aus einer Perspektive dargestellt, die ungefähr auf die Nachmittagsseite ausgerichtet ist. Dadurch lässt sich die Verteilung von TEC über verschiedene Kontinente hinweg verfolgen. Besonders auffällig ist die starke Ausprägung in Äquatornähe, wo sich die ionosphärischen Strukturen im Laufe des Tages dynamisch verändern.
Der regionale Blick auf Europa und Afrika: In dieser Variante bleibt die Perspektive auf Europa und Afrika gerichtet. Dadurch werden die Unterschiede zwischen Tag und Nacht besonders deutlich. Im Tagesverlauf steigt der Elektronengehalt unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung an und erreicht am Nachmittag die höchsten Werte. Mit abnehmender Sonneneinstrahlung geht der TEC im Laufe des Abends und der Nacht wieder zurück. Die farbigen Strukturen werden schwächer, und die ionosphärische Aktivität erscheint nur noch als schwaches Flimmern.
Wer mehr über die Animation erfahren möchte, findet auf der Webseite des Ionosphere Monitoring and Prediction Center (IMPC) weitere Informationen zur Datengrundlage, zu den dargestellten ionosphärischen Veränderungen und zum aktuellen Zustand der Ionosphäre.
Hintergrundbilder
Erdoberflächentextur: Blue Marble: Next Generation (October 2004). NASA Earth Observatory / NASA Goddard Space Flight Center. Quelle und Bildnachweis.
Nachtlichter: Night Lights. NASA Goddard Space Flight Center. Daten: Marc Imhoff (NASA GSFC) und Christopher Elvidge (NOAA NGDC); Bildgestaltung: Craig Mayhew und Robert Simmon (NASA GSFC). Quelle und Bildnachweis.