Rekonstruktion des Polarlichtovals anhand bodengebundener Beobachtungen

Wagner, Daniel GND

In der vorliegenden Dissertation werden bodengebundene Sichtungen von Polarlichtern genutzt, um die Position des magnetischen Pols in korrigierten geomagnetischen Koordinaten (CGM) sowie Informationen über die magnetische Aktivität, die mit der Sonnenaktivität korreliert, abzuleiten. Dazu wird zunächst geprüft, wie die Ausdehnung des Polarlichtovals vom Level der magnetischen Aktivität abhängt. Außerdem wird untersucht, ob die Verschiebung des Ovalzentrums von der Stärke der magnetischen Störung beeinflusst wird. Diese Informationen sind notwendig, um die Modelle der Polarlichtovale zu validieren, die in weiteren Schritten zur Rekonstruktion des Ovals verwendet werden. Mit Hilfe der Bayes-Inferenz wird die Position des CGM-Pols sowie der Kp-Index aus Sichtungen der Polarlichter abgeleitet. Zunächst wird die Methode anhand synthetischer Beobachtungen sowie zweier moderner Geomagnetstürme getestet. Dabei konnte gezeigt werden, dass die entwickelte Methode Ergebnisse liefert, die innerhalb des Fehlerbereichs (~1°) in guter Übereinstimmung mit den Vorgaben und Messwerten sind. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt auf der Untersuchung historischer Stürme, für die keine direkten Magnetfeldmessungen vorhanden sind. Zunächst wird ein Polarlichtkatalog, in dem alle nötigen Informationen aus den Originalberichten zusammengetragen werden, erstellt. Damit können verschiedene historische Stürme untersucht werden. Für den starken Sturm von 1859 sind die Ergebnisse in guter Übereinstimmung mit Angaben aus terrestrischen Magnetfeldmodellen. Für acht weitere historische Stürme zwischen 1716 und 1882 ist die Datenlage unzureichend. Für diese Fälle kann das Verfahren auf die Berechnung des Kp-Index beschränkt werden. Diese können verwendet werden, um die Zeitreihe des Kp-Index auf die Zeit vor direkten Messungen auszudehnen, was Rückschlüsse über die Sonnenaktivität zulässt. Im Allgemeinen kann die errechnete Lage des CGM-Pols zum Vergleich mit Erdmagnetfeldmodellen genutzt werden

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