Polarlicht

Die Erde als magnetische Flasche
- Entstehung des Polarlichts -



Dieses Programm simuliert die Bahnkurven von geladenen Teilchen, die mit hoher Geschwindigkeit in das Magnetfeld der Erde eintreten.
Die aus dem Sonnenwind stammenden Teilchen treffen in der Äquatorregion auf die magnetischen Feldlinien und werden, je nach Winkel, durch die Lorentzkraft auf schraubenförmige Bahnen Richtung Nord- oder Südpol gezwungen, wo sie in den oberen Atmosphärenschichten ein intensive Polarlicht auslösen können.
In der Nähe der Pole werden Radius und Ganghöhe der Spiralbahnen immer kleiner und schließlich kehrt sich die Schraubenbewegung um und die Teilchen wandern zum anderen Pol, wo dieser Vorgang erneut stattfindet.

Die Teilchen werden dadurch im Magnetfeld „gefangen" - man spricht daher auch von einer „magnetischen Flasche".
Anmerkungen:
Das Magnetfeld der Erde wird in der Simulation als klassisches Dipolfeld angesetzt.
Die Feldlinien wurden allerdings in der dreidimensionalen Darstellung nicht abgebildet, um die Übersichtlichkeit nicht zu gefährden.
Für die iterative Berechnung der Teilchenbahnen wurde ein Runge-Kutta-Verfahren 4. Ordnung verwendet, da die Methode nach Euler-Cauchy gegen Ende der simulierten Bahnen oft zu starken Abweichungen führt.

Download des Programms "Polarlicht.exe" (0,7 MB)

 
 
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