Response of the Earths thermosphere during extreme solar events. A contribution of satellite observations to atmospheric evolution studies

In dieser interdisziplinären Studie auf dem Gebiet der Astronomie und Geodäsie werden die Auswirkungen von extremen Sonneneruptionen auf die obere Erdatmosphäre untersucht. Es wird angenommen, dass solche Ereignisse als Proxies für die Strahlungsintensität der Sonne und anderer Sterne in ihrer frühen Entwicklungsphase angesehen werden können. Um die zeitlichen und räumlichen Veränderungen in der atmosphärischen Dichte zu untersuchen, werden Beschleunigungsmessungen der Satellitenmission GRACE herangezogen. Die Messungen enthalten sämtliche nicht-gravitative Kräfte die auf den Satelliten in einer Höhe von ungefähr 450 km wirken. In dieser Flughöhe spielt vor allem der Luftwiderstand eine große Rolle. Aus diesem Grund müssen die Messungen zunächst um die Störkräfte ausgehend vom Strahlungsdrucks der Sonne und des Erdalbedo reduziert werden. Die Dichtevariationen in der Thermosphäre werden über einen Zeitraum von siebeneinhalb Jahren untersucht, wobei der Fokus auf extremen Sonneneruptionen, wie dem X17.2 Flare während der sogenannten Halloween Periode 2003 oder einem X2.0 Flare im November 2004, liegt. Desweiteren werden die berechneten Dichten mit jenen der empirischen Atmosphärenmodellen NRLMSISE-00 und Jacchia-Bowman 2008 verglichen. Basierend auf einer zusätzlichen Analyse von EUV Messungen des TIMED Satelliten wird eine Verbindung zwischen extremen Sonneneruptionen und früheren Studien über thermosphärische Aufheizungs- und Expansionsprozesse hergestellt.