Das interplanetare Plasma ist weitgehend stößefrei. Die Wechselwirkung zwischen den Plasmateilchen findet nur aufgrund großräumiger elektrischer und magnetischer Felder statt. Interessante und spektakuläre Strukturen, die sich in solch einem Plasma ausbilden können, sind stößefreie Stoßwellen. Sie entstehen z.B. nahe der Sonne und breiten sich durch den Interplanetaren Raum aus. Vor Planeten und Kometen nehmen stößefreie Stoßwellen eine spezielle Form an - sie erscheinen als Bugstoßwellen. Die Struktur dieser stößefreien Stoßwellen hängt dabei stark von der Richtung des interplanetaren Magnetfeldes ab.
Senkrechter Schock (mpg, 900kB)
Paralleler Schock (mpg, 750kB)
Eine senkrechte und eine parallele Stoßwelle sind in den Animationen dargestellt. Diese Ergebnisse wurden mit einem eindimensionalen Hybrid-Code gewonnen.
Das interplanetare Plasma besteht nicht nur aus einer Ionenkomponente: Den Protonen als Hauptbestandteil sind geringe Mengen an He2+, He+, O6+ u.a. schweren Ionen zugemischt. Diese schweren Ionen entstehen meist in der Sonne als Reaktionsprodukte der Kernfusion. An einer stößefreien Stoßwelle verhalten sich die schweren Ionen deutlich anders als die Protonen. Die Abbildung zeigt eine Multi-Ionen-Stoßwelle aus Protonen, He2+ und He+. Aufgrund ihrer größeren Masse fällt der Geschwindigkeitsverlust für He2+ und He+ geringer aus. Im Abströmgebiet entsteht eine Relativgeschwindigkeit zu den Protonen. Es kommt zum Pickup von He2+ und He+ und zu den oszillatorischen Bewegungen dieser Ionenkomponenten.
Referenzen
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