„Total electron content“ – Versionsunterschied

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Aktuelle Version vom 19. Mai 2021, 20:19 Uhr

Der Total electron content (TEC), zu deutsch etwa Gesamtelektroneninhalt, ist eine Kenngröße der Ionosphäre der Erde.

Berechnung

Elektronendichte in Abhängigkeit von der Höhe

Der TEC wird berechnet als:

TEC =

\int n_{e}(s)\,ds

mit

dem Weg s durch die Ionosphäre
der wegabhängigen Elektronendichte n_e(s) in der Ionosphäre (siehe zweites Bild). Im Maximum, der F-Schicht, liegt die Elektronendichte bei ungefähr 1 Million (freie) Elektronen je cm³.

Man unterscheidet

einen vertikalen TEC (vTEC), bestimmt durch Integration über eine senkrecht zum Erdboden stehende Strecke
einen geneigten TEC (sTEC, für engl. slant, schräg), bestimmt durch Integration über einen beliebigen geradlinigen Pfad.

Einheit

Der TEC wird gemessen in Elektronen je Quadratmeter oder in TEC Units (TECU, oft auch nur TEC); eine TECU entspricht einer Elektronenflächendichte von 10¹⁶ Elektronen/m².^[1]

Anschaulich entspricht 1 TECU einer offenen Säule mit einer Grundfläche von 1 Meter mal 1 Meter, in der sich 10¹⁶ Elektronen befinden. Bei einer Gleichverteilung der Elektronen in dieser Säule und der Annahme einer Säulenhöhe von 1000 km (obere Grenze der Ionosphäre) beträgt die durchschnittliche Elektronendichte 10.000 Elektronen je cm³.

Ermittlung

Der ionosphärische TEC kann beispielsweise durch die bodenseitige Beobachtung der Signalveränderung von Satelliten-Radiosignalen bestimmt werden. Oft werden hierzu die Signale der GPS-Satelliten herangezogen.^[2]

Der TEC wird stark durch die Sonnenaktivität beeinflusst: in ruhigen Zeiten schwankt der Tageswert zwischen 5 und 25 TECU, bei Sonnenstürmen kann er auch Werte größer als 200 TECU erreichen.

Weblinks

Die folgenden Weblinks sind englischsprachig.

Aktuelle 2D-Karte des TEC: NASA: Ionospheric and Atmospheric Remote Sensing

Aktuelle 3D-Ansicht des TEC via Google Earth: NASA: 4D Ionosphere

Einzelnachweise

↑ Heise, Stefan: Die Ionosphäre und Plasmasphäre der Erde Dissertationen online
↑ C. Stolle, S. Schlüter, N. Jakowski, Ch. Jacobi, S. Heise, A. Raabe: Tomographie in der Ionosphäre unter Einbindung von GPS-Okkultationen (PDF; 380 kB)

[Heise-1] Heise, Stefan: Die Ionosphäre und Plasmasphäre der Erde Dissertationen online

[Dach2001-2] C. Stolle, S. Schlüter, N. Jakowski, Ch. Jacobi, S. Heise, A. Raabe: Tomographie in der Ionosphäre unter Einbindung von GPS-Okkultationen (PDF; 380 kB)

[1]

[2]

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+[[Bild:Map20070212_090000.gif|thumb|Der Elektronengehalt (TEC) der Ionosphäre am 12.&nbsp;Februar&nbsp;2007 um 09:00&nbsp;[[Universal Time|UT]] = 10:00&nbsp;[[Mitteleuropäische Zeit|MEZ]]]]
-Der '''Total electron content''' (TEC), zu deutsch '''Gesamtelektronenzahl,''' ist eine bedeutende Kenngröße der [[Ionosphäre]] der Erde. Der TEC ist die Gesamtzahl an Elektronen entlang eines Pfades zwischen zwei Punkten und wird in Elektronen je Quadratmeter gemessen, wobei 10<sup>16</sup>&nbsp;Elektronen/m² einer sogenannten TEC Unit (TECU) entsprechen.<ref name="Heise">Heise, Stefan: ''Die Ionosphäre und Plasmasphäre der Erde'', [http://www.diss.fu-berlin.de/2002/273/kap2.pdf] [http://www.diss.fu-berlin.de/2002/273/]</ref>
+Der '''Total electron content'''&nbsp;(TEC), zu deutsch etwa '''Gesamtelektroneninhalt''', ist eine Kenngröße der [[Ionosphäre]] der Erde.
-Anschaulich entspricht 1&nbsp;TECU einer Säule mit einer Grundfläche von 1&nbsp;mal&nbsp;1&nbsp;Meter, in der sich insgesamt 10<sup>16</sup>&nbsp;Elektronen befinden. Bei einer Gleichverteilung der Elektronen in dieser Säule und der Annahme einer Säulenhöhe von 1000&nbsp;km (obere Grenze der Ionosphäre) befänden sich in einer 1&nbsp;mm dünnen Schicht der Säule immerhin noch 10&nbsp;Millionen Elektronen. Das Volumen dieser Schicht betrüge 1000&nbsp;cm³, daraus folgt eine durchschnittliche Elektronendichte von 10.000&nbsp;Elektronen je cm³. Die wirkliche, maximale Elektronendichte der Ionosphäre, die in der sogenannten [[Ionosphäre#F-Schicht|F-Schicht]] erreicht wird, liegt ungefähr bei 1&nbsp;Million (freie) Elektronen je cm³.
+== Berechnung ==
-Der TEC wird hinsichtlich des bei der Messung verwendeten Signalweges in den ''vertikalen'' und ''geneigten'' TEC unterschieden. Der vertikale TEC, kurz vTEC, wird durch Integration der Elektronendichte über eine senkrecht zum Erdboden stehende Strecke bestimmt. Der geneigte (engl.: slant) TEC wird mit sTEC abgekürzt <ref name="Heise"/> und über eine beliebige Strecke ermittelt.
+[[Bild:ElectronDensityDayCoarse.png|thumb|right|Elektronendichte in Abhängigkeit von der Höhe]]
+Der&nbsp;TEC wird berechnet als:
+:TEC = <math>\int n_e(s) \, ds</math>
-Der ionosphärische TEC kann beispielsweise durch die bodenseitige Beobachtung der Signalveränderung von Satelliten-Radiosignalen bestimmt werden. Oft werden hierzu die Signale der [[Global Positioning System|GPS]]-Satelliten herangezogen.<ref name="Dach2001">C. Stolle*, S. Schlüter°, N. Jakowski°, Ch. Jacobi*, S. Heise°, A. Raabe*: ''Tomographie in der Ionosphäre unter Einbindung von GPS-Okkultationen'' [http://www.uni-leipzig.de/~jacobi/docs/2001_DACH_1.pdf]</ref>
+mit
-Der TEC wird stark durch die [[Sonnenaktivität]] beeinflusst.
+* dem Weg&nbsp;''s'' durch die Ionosphäre
+* der wegabhängigen [[Elektronendichte]]&nbsp;''n<sub>e</sub>(s)'' in der Ionosphäre (siehe zweites Bild). Im Maximum, der [[F-Schicht]], liegt die Elektronendichte bei ungefähr 1&nbsp;Million (freie) Elektronen je&nbsp;cm³.
+Man unterscheidet
-==Einzelnachweise==
+* einen ''vertikalen''&nbsp;TEC (vTEC), bestimmt durch Integration über eine senkrecht zum Erdboden stehende Strecke
-<references/>
+* einen ''geneigten''&nbsp;TEC (sTEC, für engl. ''slant'', schräg), bestimmt durch Integration über einen beliebigen geradlinigen Pfad.
+== Einheit ==
+Der TEC wird gemessen in [[Elektron]]en je Quadratmeter oder in ''TEC&nbsp;Units'' (TECU, oft auch nur&nbsp;TEC); eine TECU entspricht einer Elektronen[[flächendichte]] von 10<sup>16</sup>&nbsp;Elektronen/m².<ref name="Heise">Heise, Stefan: ''Die Ionosphäre und Plasmasphäre der Erde'' [http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000000584 Dissertationen online]</ref>
+Anschaulich entspricht 1&nbsp;TECU einer offenen Säule mit einer Grundfläche von 1&nbsp;Meter&nbsp;mal&nbsp;1&nbsp;Meter, in der sich 10<sup>16</sup>&nbsp;Elektronen befinden. Bei einer Gleichverteilung der Elektronen in dieser Säule und der Annahme einer Säulenhöhe von 1000&nbsp;km (obere Grenze der Ionosphäre) beträgt die durchschnittliche Elektronendichte 10.000&nbsp;Elektronen je&nbsp;cm³.<!--10^16/10^6m³-->
+== Ermittlung ==
+Der ionosphärische&nbsp;TEC kann beispielsweise durch die bodenseitige Beobachtung der Signalveränderung von [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]]-[[Radiosignal]]en bestimmt werden. Oft werden hierzu die Signale der [[Global Positioning System|GPS]]-Satelliten herangezogen.<ref name="Dach2001">C. Stolle, S. Schlüter, N. Jakowski, Ch. Jacobi, S. Heise, A. Raabe: [http://www.uni-leipzig.de/~jacobi/docs/2001_DACH_1.pdf ''Tomographie in der Ionosphäre unter Einbindung von GPS-Okkultationen''] (PDF; 380&nbsp;kB)</ref>
+Der TEC wird stark durch die [[Sonnenaktivität]] beeinflusst: in ruhigen Zeiten schwankt der Tageswert zwischen 5 und 25&nbsp;TECU, bei [[Sonnensturm|Sonnenstürmen]] kann er auch Werte größer als 200&nbsp;TECU erreichen.
+== Weblinks ==
+Die folgenden Weblinks sind englischsprachig.
+: Aktuelle 2D-Karte des TEC: [http://iono.jpl.nasa.gov NASA: ''Ionospheric and Atmospheric Remote Sensing'']
+: Aktuelle 3D-Ansicht des TEC via Google Earth: [http://science.nasa.gov/headlines/y2008/30apr_4dionosphere.htm NASA: ''4D Ionosphere'']
+== Einzelnachweise ==
+<references />
 [[Kategorie:Atmosphäre]]
 [[Kategorie:Geophysik]]
-[[en:Total electron content]]
-[[it:Total Electron Content]]