Prvé výsledky meraní magnetického poľa na Venus-Express: metodický príspevok OKF

K. Kudela, Ľ. Hvizdoš

Magnetosféry vznikajú v dôsledku obtiekania telies s vlastným vnútorným magnetickým poľom prúdom plazmy slnečného vetra (Zem, Jupiter, Saturn ap.)

alebo

pri interakcii el. vodivého telesa (ionosféry planety) s premenným magnetickým poľom (vmrazeným v plazme slnečného vetra) – indukovaná magnetosféra

Venuša 0.72 AU, radius 6053 km veľmi slabé vnútorné BZem 1 AU , 6371 km

Pred Venus-Express: Mariner 2 - 1962 preletel na 6.6 Rv, nedetekoval magnetosféru podobnú

zemskej.Mariner 5 - 1967 preletel na 1.4 Rv. detekoval príznak obtiekania s. v.

okolo V. (odhad MV < 10-3 ME). Venera 4 – magnetické merania do výšky 200 km – zníženie hornej

hranice MV o 1 rád. Mariner 10 – 1974 potvrdil existenciu malej prekážky pre s.v. Venera 9, 10 - obiehali okolo Venuše v r. 1975, ale nepriblížili sa menej než ~ 1500 km. Pioneer Venus Orbiter (1979-1981). Niekoľko nízkých (~ 150 km)

preletov potvrdilo nevýznamnosť vnútorného B planéty. Novýhorný odhad < 10-5 ME.

Magnetosféra Venuše je príkladom indukovanej magnetosféry. V nej s.v. priamo interaguje s ionosférou planéty. Polia a plazma sú pôvodu s.v. alebo ionosféry, nejestvujú radiačné pásy ani chvost magnetosféry tvorený magnetickým poľom planéty. Prekážkou pre s.v. je hranica ionosféry – ionopauza (na nej je vyrovnaný tlak s.v. tlakom častíc ionosféry). Za ionosférou je interakcia s.v. podobná interakcii s planetárnou magnetosférou.

Na prednej strane je rázová vlna. Jej pozícia sa mení so slnečným cyklom. Subsolárna poloha v dobe maxima je 1.5 Rv, ale s cyklom

slnečnej aktivity sú posuvy až na 2.1 Rv. Za rázovou vlnou je s.v.

odchylovaný a obtieka ionopauzu.

Magnetické pole indukované pri interakcii s.v. a ionosféry V čiastočne tieni atmosféru (od nabitých častíc). Pred Venus-Express nebolo zrejmé nakoľko je toto tienenie účinné v období slnečného minima.

RV je blízko planéty, tj. niektoré častice s.v. môžu byť absorbované atmosférou a prispievať k jej evolúcii.

Prvé merania magnetického poľa v článku [6] ukázali presnú pozíciu RV počas slnečného minima a ukazujú na to, že málo alebo vôbec nijaké častice s.v. neprenikajú do atmosféry Venuše.

Atmosféra je tienená magnetickým poľom indukovaným samotným slnečným vetrom.

Prechod RV 17.5.2006 (a) a 21.5.2006 (b). Merania sú 32 Hz.

(a) prechod q-paralelnou RV,

(b) q-perp.

A – RV,

B –magnetopauza, C - najbližšie priblíženie,

D-tieň – nočná strana.

Vysoká štatistika prechodov RV (Apríl-August 2006 147 preletov).

Plné krúžky – prechody RV,

otvorené krúžky – prechody magnetopauzou,

čiary – fity.

Príspevok OKF k prvým výsledkom.

R. 2003-2004: kolegovia z IfW OeAW (Dr. Tielong Zhang, Dr. Z. Vőrős) – obrátili sa na nás s ponukou spolupracovať na analýze meraní MAG VEX (naše štúdium RV u Zeme a jej účinkov na nabité častice)

R. 2004-2005: formulovanie problému a návrh jeho riešenia: odlíšenie porúch indukovaných prúdmi v systéme sondy na 2 senzoroch v rôznej pozícii od zmien B v priestore okolo sondy a „nájdenie“ Mgr. Ľudovíta Hvizdoša (kat. informatiky PF UPJŠ, diskusie s kol. v Grazi a na PF UPJŠ), ktorý uvádzal algoritmy do formy programov.

Simulovanie porúch a využitie pozemných meraní MAG-VEX (Nemecko, Francúzsko) na upresnenie algoritmu.

R. 2006-2007: Program využívaný na predspracovanie meraní MAG-VEX, podiel na analýze niektorých dát, prístup k dátam, začiatok nových prác – waveletová analýza, výpočet nábehových uhlov.

K. Kudela, L. Hvizdoš, OKF ÚEF SAV

Anotácia:

Bol navrhnutý algoritmus detekcie chýb magnetometra pozostávajúceho z dvoch senzorov prístroja MAG-VEX (PI Tielong Zhang, IfWF OeAW Graz) v rôznych vzdialenostiach od sondy Venus-Express. Ten umožnil identifikáciu časových intervalov s dodatočnými vnútornými poľami sondy a návrh opravy údajov. Program založený na algoritme [1-4] sa využíva v procese predspracovania unikátnych meraní magnetického poľa blízko Venuše na ESA sonde Venus-Express. Očakávané nové výsledky meraní sú uvedené v [5]. Algoritmus a program predspracovania prispeli k prvým zisteniam detailnej štruktúry magnetického poľa u Venuše [6].

Navrhujeme uviesť v správe ÚEF SAV v r. 2007 a prihlasujeme do súťaže

kategorie c.

Publikácie, prezentácie

1. Hvizdoš L, Kudela K, Zhang TL, Delva M, Vörös Z, Detection of the spacecraft stray magnetic field: an approach based on dual sensor measurements. In Physics of Auroral Phenomena, Proc. XXVIII Annual Seminar, Apatity, Russia, pp. 59-96, 2005

2. Hvizdoš, L.; Zhang, T.L.; Kudela, K.; Delva, M.; Vörös , Z.; Balikhin, M.; Pope, S.Detection of the spacecraft stray magnetic field: an approach based on dual sensor measurements for VEX, EGU General Assembly, Vienna, Austria, April 02-07, 2006, EGU06-A-02279;  GI3-1WE5P-0529

3. Pope, S. A.; Zhang, T. L.; Balikhin, M.; Delva, M.; Kudela, K.; Hvizdos, L.; Alleyne, H. An automated approach to the removal of spacecraft generated magnetic interference from Venus, 36th COSPAR Scientific Assembly, Beijing, China, 16 – 23 July 2006, COSPAR2006-A-02933;  C3.3-0017-06

4. Zhang T, M Delva, W Baumjohann, C T Russell, H Auster, C Carr, S Barabash, M Balikhin, K Kudela, Venus Bow Shock Location at Solar Minimum Observed by Venus Express, American Geophysical Union, Fall Meeting 2006, San Francisco, USA, P42A-02, 12/2006

5. Zhang, T.L., W. Baumjohann, M. Delva, H.-U. Auster, A. Balogh, C.T. Russell, S. Barabash, M. Balikhin, G. Berghofer, H.K. Biernat, H. Lammer, H. Lichtenegger, W. Magnes, R. Nakamura, T. Penz, K. Schwingenschuh, Z. Vörös, W. Zambelli, K.-H. Fornacon, K.-H. Glassmeier, I. Richter, C. Carr, K. Kudela, J.K. Shi, H. Zhao, U. Motschmann and J.-P. Lebreton, Magnetic field investigation of the Venus plasma environment: Expected new results from Venus Express, Planetary and Space Science, Volume 54, Issues 13-14, November 2006, Pages 1336-1343

6. T. L. Zhang, M. Delva, W. Baumjohann, H.-U. Auster, C. Carr, C. T. Russell, S. Barabash, M. Balikhin, K. Kudela, G. Berghofer, H. K. Biernat, H. Lammer, H. Lichtenegger, W. Magnes, R. Nakamura, K. Schwingenschuh, M. Volwerk, Z. Vörös, W. Zambelli, K.-H. Fornacon, K.-H. Glassmeier, I. Richter, A. Balogh, H. Schwarzl, S. A. Pope, J. K. Shi, C. Wang, U. Motschmann & J.-P. Lebreton, Little or no solar wind enters Venus' atmosphere at solar minimum, Nature 450, 654-656 (29 November 2007) doi:10.1038/nature06026;

9. december 2005, Baikonur.

11. apríl 2006 u Venuše250 x 66.000 km nad V, 82° náklon, doba obehu cca 24 h

Magnetometer MAG VEX (fluxgate, 2 senzory 1 m od seba vzdialené)

Das Grazer VEX-MAG Team:Tielong Zhang, Principal Investigator Gerhard Berghofer, Technical Manager Wolfgang Baumjohann, Co-Investigator Helfried Biernat, Co-Investigator Magda Delva, Co-Investigator, Magnetische Reinheit Herbert Lichtenegger, Co-Investigator Werner Magnes, Co-Investigator, Experimententwicklung Rumi Nakamura, Co-Investigator Konrad Schwingenschuh, Co-Investigator Özer Aydogar, Dokumentation Werner Zambelli, Hardware