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Fitfunktionen

Oft ist es hilfreich, die experimentell gemessenen Daten durch eine mathematische Funktion zu beschreiben. Diese Modellierung des Versuchsergebnisses ermöglicht eine theoretische Untersuchung, Interpretation und Beschreibung der Zusammenhänge zwischen physikalsichen Größen. Aber es lassen sich nicht nur die aktuellen Messwerte charakterisieren. Eine passende Fitfunktion erlaubt auch Vorhersagen über das Verhalten der Daten, die über das Experiment hinausgehen.

Die Anpassung einer Funktion zur Bestimmung ihrer Parameter wird im englischen Fit genannt. Häufig verwendete Fitfunktionen sind lineare, exponentielle, Gauß- und Sinus- bzw. Cosinus-Funktionen.

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Forbush Decrease (FD)

FD1 Als FD wird der plötzliche Einbruch in der gemessenen kosmischen Strahlungsintensität bezeichnet. Er ist durch ein schnelles Absinken der Anzahl an gemessenen Teilchen und einen mehrere Tage dauernden Wiederaufstieg auf Normalniveau gekennzeichnet (Abb.1-3). Diese Einbrüche wurden erstmals von dem amerikanischen Physiker Scott E. Forbush in den 1930er und 1940er systematisch untersucht.

Verursacht werden FDs durch koronale Massenauswürfe. Dabei stößt die Sonne große Mengen an Plasma aus. Das Plasma kann man sich als eine Wolke vorstellen, die sich aus verschiedenen geladenen Teilchen (z.B. Ionen, Protonen) zusammensetzt. Da sich diese Teilchen beschleunigt durch den Raum bewegen, bilden sie ein Magnetfeld aus. Das Plasma schirmt durch sein mitgeführtes Magnetfeld andere geladene Teilchen ab.

FD2 Sonneneruptionen sind auch mit einer Schockwelle verbunden, die als Teilchenbarriere wirkt. Teilchen werden an dieser Schockwelle reflektiert, sodass hinter der Schockwelle die Teilchenanzahl geringer ist als davor.

Treffen Schockwelle und Plasma auf die Erde, kann ein zweistufiger FD beobachtet werden. Der erste Einbruch ist dabei durch die Schockwelle bedingt. Da sich hinter der Schockwelle weniger Teilchen befinden, können auf der Erde weniger Teilchen gemessen werden, wenn die Schockwelle auf die Erde trifft. Erreicht dann das Plasma die Atmosphäre der Erde, kommt es zu einem zweiten Einbruch, weil erneut weniger kosmische Teilchen die Erdoberfläche erreichen können. Dies ist aber nun durch das Magnetfeld des Plasmas verursacht, welches die kosmischen Teilchen von der Erde abschirmt. Das Plasma trifft also zeitlich versetzt auf die Erde und unterbricht die Rückkehr der Rate kosmischer Teilchen auf den Ausgangswert vor dem ersten Einbruch.

FD3 Im Allgemeinen wird die Rate kosmischer Teilchen als prozentuale Abweichung von einem Durchschnittswert dargestellt. Die Stärke eines FD wird dabei als die Differenz zwischen der Teilchenrate vor dem Ereignis und der Rate im Minimum ausgedrückt. Die Website spaceweather stellt Messwerte zu FDs seit 1957 zur Verfügung und kann bei der Suche nach FDs genutzt werden. Die Stärke eines FD wird mit Dmin angegeben und findet sich in der Tabelle. Für die Suche nach FDs in den Cosmic-Experimenten sollten nur sehr ausgeprägte Ereignisse ausgesucht werden. Als ausgeprägt gelten Ereignisse mit einem Wert von Dmin<-1.0.

Mehr Informationen zu FDs findest du im Wikipedia-Artikel.