Abstract in Deutsch und Englisch
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Autor: Marghitu, Octav
Titel: Auroral Arc Electrodynamics with FAST Satellite and Optical Data


Deutsch:
Die Arbeit ist der Untersuchung eines breiten, stabilen, Winter-abendbogens gewidmet. Teilchen- und Felddaten, vom Satelliten FAST in ~4000km Höhe gemessen, sowie optische Bodenbeobachtungen werden verwendet, um eine detaillierte Beschreibung der Electrodynamik des Bogens zu erhalten.
In der Nähe des Bogens wurden mit FAST mehrere Ionenstrahlen entdeckt. Dies weist auf eine parallele Potentialdifferenz unter dem Satelliten hin und schließt damit die mapping des gemessenen elektrischen Feldes zur Ionosphäre aus. Um das ionosphärische elektrische Feld abzuleiten führen wir eine neue Methode ein, die auf der Stromerhaltung auf ionosphärischem Niveau und auf einem parametrischen Bogenmodell basiert. Die minimale Anzahl der Parameter, die notwendig sind übereinstimmende Ergebnisse zu erreichen, umfaßt Polarisation, ein elektrisches Longitudinalfeld das quer durch den Bogen konstant ist und die Kopplung zwischen dem feldparallelen Strom (FAC) und dem Elektrojet (EJ).
Die Stromtopologie stellt sich als sehr untypisch heraus. Obwohl die magnetische Feldsignatur das gewöhnliche Muster aufzeigt - sie deutet aufwärts- und abwärtsgerichtete FAC Schichten an, die normalerweise durch den Pedersen Strom verbunden sind - finden wir eigentlich, dass die zwei Stromschichten in der Ionosphäre entkoppelt sind. Das aufwärtsgerichtete FAC wird von dem nach Westen fließenden EJ gespeist, während der größte Teil des abwärtsgerichteten FAC den nach Osten fließenden EJ speist.
Die Ergebnisse deuten auf die Möglichkeit einer systematischen Überwachung der polaren Ionosphäre mit Satelliten in mittlere Höhe hin. Dabei kann eine vom Boden aus unerreichbare Auflösung von ~1km erzielt werden. Darüber hinaus können auch Zeiten untersucht werden, in denen eine Projektion des elektrischen Feldes zur Ionosphäre nicht möglich ist. Durch weitere Anwendungen der entwickelten Methode könnte man auch andere bisher nicht erforschte Polarlicht-Phänomene untersuchen.

Englisch:
The work is devoted to the examination of a wide, stable, wintertime evening arc. Particle and field data measured by the FAST satellite at ~4000km altitude, as well as ground optical data, are used to get a detailed description of the arc electrodynamics.
In the vicinity of the arc FAST detected several ion beams, indicating field-aligned potential drop below the satellite, which precludes the mapping of the measured electric field to the ionosphere. In order to derive the ionospheric electric field we introduce a new method, based on the current continuity at ionospheric level and on a parametric arc model. The minimum set of parameters necessary to obtain consistent results includes polarization, a longitudinal electric field constant across the arc, and the coupling between the field-aligned current (FAC) and the electrojet (EJ).
The current topology proves to be completely atypical. Although the magnetic field signature suggests the common pattern, with upward and downward FAC sheets connected through Pedersen current, we find that the two current sheets are actually decoupled in the ionosphere. The upward FAC is fed by the westward EJ while most of the downward FAC feeds the eastward EJ.
The results point to the prospect of a systematic surveillance of the polar ionosphere by medium altitude satellites, on a spatial scale (~1km) unattainable from ground measurements, and including time intervals when the measured electric field cannot be mapped to the ionosphere. By extending the application of the developed method other peculiar auroral features might be unraveled.

UB Braunschweig, letzte Änderung am Formular: 08.02.1999
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