MediaWiki-API-Ergebnis

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                        "*": "Jeder Computer im Computerraum hat einen Namen. Er steht bei den meisten auf dem Bildschirm. Sonst ist er zu sehen, wenn ein [[Terminal]] gestartet wird.\nDie Computer haben intern den namen: '''fubphpcXX''' mit XX = einer zahl 01 bis 17. Also z.B. '''fubphpc12'''. Auch von \"Au\u00dfen\" kann auf die Rechner zugegriffen werden. Sie haben dann den Namen: '''fubphpcXX.tu-graz.ac.at'''"
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                        "*": "[[Image:800px-Magnetosphere rendition.jpg\u200e |right|300px|frame]]\nBei diesem Projekt geht es um das Kalibrieren und Auswerten von Cluster-II Satellitendaten, die der Erkl\u00e4rung von Substorms und im weitesten Sinne der Enstehungsprozesse von Nordlichtern dienen. Das Projekt wurde am Institut f\u00fcr Weltraumforschung in Zusammenarbeit mit Dr. Rumi Nakamura und Dr. Alessandro Retino umgesetzt. \nDie Programmierung der Tools erfolgte in [[http://www.ittvis.com/ProductServices/IDL.aspx IDL]].\n\n\n== Das Magnetfeld der Erde ==\n[[Image:5_magnetosphere.jpg|right|350px|frame]] \n\nDas Magnetfeld der Erde sch\u00fctzt unseren Planeten vor den kosmischen Strahlungen und den hochenergetischen Teilchen der Sonne. Es kann als riesiger Stabmagnet angesehen werden, bei dem die Magnetfeldlinien vom magnetischen S\u00fcd- zum Nordpol verlaufen.\n\nDie Form des Magnetfeldes wird vor allem durch die mit 300 - 800km/s schnellen (in Ausnahmef\u00e4llen auch bis zu 2000km/s schnell) Sonnenwinde gepr\u00e4gt. Durch diese kommt es an der Sonnenseite zu einer Stauchung der Magnetosph\u00e4re auf ca. 10 Erdradien und auf der Nachtseite zur Bildung eines Magentschweifes von bis zu 100 Erdradien.\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n \n\n== Substorms ==\nDurch die Ausbildung des Schweifes, des vorbeistr\u00f6menden Sonnenwindes und deren Wechselwirkung kommt es zu einem Dynamoeffekt und zur Ausbildung von Str\u00f6men. Dadurch kommt es zu einem Energiefluss dieses Dynamos in die Magnetossph\u00e4re.\nDer Sonnenwind und die Str\u00f6me in den Schweiflappen f\u00fchren zu starken Verzerrungen der Feldlinien in der Plasmaschicht des Magnetschweifs. Wenn diese Verzerrungen zu stark werden (die Vorg\u00e4nge sind im Detail noch nicht verstanden), kann es zu Abschn\u00fcrungen durch magnetische Rekonnexionen kommen - die erdn\u00e4heren Teile der Feldlinien schlie\u00dfen sich zu dipol\u00e4hnlicheren Feldlinien, w\u00e4hrend die erdferneren Teile ein Plasmoid bilden, ein plasmagef\u00fclltes Raumgebiet mit in sich geschlossenen Feldlinien. Diese Plasmoids bewegen sich dann auf die Erde zu und verursachen in weitere Folge die Polarlichter.\nZur Beschreibung dieses Ph\u00e4nomens liegen im Moment zwei Modelle vor\n* '''NENL Model'''\nDas NENL-Modell (Near-Earth Neutral Line) geht davon aus, dass in 25 Erdradien ein Rekonnexionsprozess einen Teilsturm ausl\u00f6st, der gro\u00dfe Energiemengen in die innere Magnetosph\u00e4re transportiert. Diese werden dort in thermische Energie umgewandelt, die entlang der Plasmaschichtgrenze um die Erde geleitet wird. In der Schleife des Teilchensturms entstehen dabei die Str\u00f6me entlang der Erdmagnetfeldlinien.\n* '''Current-Disruption Model'''\nNach der CDM-Theorie (Current-Disruption Model) f\u00fchrt eine \u00f6rtliche Instabilit\u00e4t im Plasma der sonnenabgewandten Seite in einem Abstand von etwa zehn Erdradien (57.400 km von der Erde entfernt) zu einer Unterbrechung im Schweifstrom der Magnetosph\u00e4re, die \u00fcber die tagseitige Ionosph\u00e4re abgeleitet wird. Das f\u00fchrt zu einer \u201eVerd\u00fcnnungswelle\u201c, die in einem Abstand von 25 Erdradien (153.072 km) zu einer pl\u00f6tzlichen \u00c4nderung in der Magnetfeldstruktur im Schweif, Rekonnexion, f\u00fchrt.\n\nZur genaueren Untersuchung dieser Ph\u00e4nomene wurde im Jahre 1996 die [http://clusterlaunch.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=8 ClusterII Mission] in die Erdeumlaufbahn entsannt. Hierbei bilden 4 Satelliten in ver\u00e4nderbarem Abstand (25 - 500km) Messstationen zur detailierten Untersuchung von Elektronen- und Ionenstr\u00f6me, Magnetfeldmessungen, Plasmadichtebestimmungen usw... \nIn einem gr\u00f6\u00dferen Umfang untersucht die [http://themis.ssl.berkeley.edu/index.shtml THEMIS Mission] die Vorg\u00e4nge der Rekonnexion. Sie umfasst 5 Satelliten die in gro\u00dfem Abstand in den verschiedenen Zonen des Magnetschweifes Messungen durchsuchen. Hierzu befinden sich die Satelliten auf Umlaufbahnen in denen sie sich alle 4 Tage in einer Linie im Magnetschweif der Erde befinden. Dadurch k\u00f6nnen zeitliche Abl\u00e4ufe w\u00e4hrend der Rekonnexion verstanden werden und es gab schon erste Erkenntnisse das die meisten Vorg\u00e4nge einem im NENL beschriebenen Model \u00e4hnlich sind.\nEine zuk\u00fcnftige Mission die sich mit diesen Vorg\u00e4ngen auf mikrokopischer Ebene befasst stellt das [http://mms.space.swri.edu/mission.html MMS Projekt] dar. Hier wird versucht die Vorg\u00e4nge auf Elektronenebene zu verstehen.\n\n* [http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=40878 ESA Cluster Page]\n* [http://www.youtube.com/watch?v=BDZj1CmsJ64 Animation zu Substorms]\n\n== Datengewinnung ==\nEin wesentlicher Punkt in der Auswertung der Clusterdaten besteht darin, diese richtig zu kalibrieren und den zeitlichen Ablauf sowie die Position der Satelliten in der Magnetossph\u00e4re zu bestimmen. Untersuchungen konzentrieren sich auf die Abl\u00e4ufe w\u00e4hrend einer Rekonnexion, den detailierten Verlauf der Str\u00f6me und Magnetfeldlinien sowie die Ursachen f\u00fcr die auftrettenden Instabilit\u00e4ten.\n\nHierzu wurden im folgenden die Daten aus 3 Ger\u00e4ten herangezogen\n* [http://www.mssl.ucl.ac.uk/www_plasma/missions/cluster/ Plasma Electron and Current Experiment]\n* [http://www.mpe.mpg.de/CLUSTER/EDI-Pages/edi_page.html Electron Drift Instrument].\n* [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluxgate-Magnetometer Flux Gate Magentometer]\n\nDie Daten von PEACE stellen im wesentlichen den Grundstein der Untersuchungen dar. Es handelt sich dabei um ein Ger\u00e4t zur winkelverteilten und energieaufgel\u00f6sten Messung von Elektronen und Ionen. Der abgedeckte Energiebereich reicht von 20eV bis 22keV und eine Winkelaufl\u00f6sung von 11\u00b0 kann erreicht werden. Leider kann mit PEACE nur eine zeitliche Aufl\u00f6sung von 100ms erreicht werden. Es k\u00f6nnen jedoch f\u00fcr alle Winkel und alle Energiebereiche Messungen durchgef\u00fchrt werden.\nEin gro\u00dfer Vorteil des EDI stellt die zeitlich maximale Aufl\u00f6sung von 16ms dar. Im Gegenzug kann nur ein Energiebereich von 400 bis 500eV und Winkel von 0, 90 und 180\u00b0 abgedeckt werden. Dies entspricht aber genau dem Energiebereich der langsam nach aussen fliessenden Elektronen, was also f\u00fcr diese Untersuchungen in Kombination mit PEACE ausreichend ist.\nBeide Instrumente erm\u00f6glichen eine Winkelabh\u00e4ngige Messung der Elektronen bzw. Ionen. Der Aufbau der Instrumente erlaubt ein gleichzeitiges Messen von 2 Messkan\u00e4len die sich genau gegen\u00fcberliegen. Der Satellit rotiert mit einer Geschwindigkeit von 0.25 rps (Umdrehungen pro Sekunde).\nDie Daten aller an den vier Cluster-II Satelliten beteiligten Instrumente sind frei im [http://caa.estec.esa.int/caa/home.xml Cluster Active Archive] verf\u00fcgbar.\n\nDie Kombination der FGM und EDI Messdaten erm\u00f6glicht eine genaue Bestimmung der Flugbahn der Satelliten durch die verschiedenen Zonen des Magnetschweifes. Es wird nach M\u00f6glichkeit versucht nur Daten zu untersuchen in welchem sich die Satelliten im hochaufl\u00f6senden Modus und in der Rekonnexionsregion im Schweif befinden.\nWeitere wichtige Regionen w\u00e4ren zum Beispiel ein \u00fcberschreiten der Separatrix und durchqueren des Jetflows. Unter Separatrix kann man im wesentlichen die erste wieder verbundene Magnetfeldlinie verstehen.  \n\n== Datenkalibrierung ==\nDie Daten des CAA werden als [http://cdf.gsfc.nasa.gov/ CDF] Files zur Verf\u00fcgung gestellt und stehen wie bereits erw\u00e4hnt jedem frei zum Download bereit. Die Daten m\u00fcssen jedoch erst winkelabh\u00e4ngig korrigiert werden da sich der Satellit ja andauernd in Bewegung und Rotation befinden. \nIm Anschluss muss eine weitere Anpassung der Daten erfolgen da die Effizienz der Detektoren bei dieser Winkelabh\u00e4ngigen Kalibrierung noch nicht ber\u00fccksichtigt wurde. Aufgrund der Neuheit der Daten muss diese Anpassung jedoch ohne die Entwickler erfolgen, da diese sozusagen \u00fcber ein Erstauswertungsrecht verf\u00fcgen.\nHierzu gibt es mehrere M\u00f6glichkeiten:\n* Multiplikation mit konstanten Faktoren\n* Addition eines konstanten Offset\n* Offset der bei konstantem Magnetfeld errechnet wird\n* Faktor der bei konstantem Magnetfeld errechent wird\n* Zusammenfassung und Anpassung von benachbarten Datenpacketen\nEine solche Kalibrierung ist im allgemeinen jedoch mit \u00e4usserster Vorsicht zu genie\u00dfen und muss von Fall zu Fall unterschiedliche bewertet und durchgef\u00fchrt werden.\nIm folgenden wird auf das Vorgehen an Hand eines Ereignisses vom 24.August 2005 zwischen 10.00 und 11.00 Uhr n\u00e4her erl\u00e4utert.\n{| class=\"wikitable sortable\"\n|- class=\"hintergrundfarbe5\"\n![[Image:Cl1 calibration.JPG\u200e|300px|thumb|Kalibrierung des Cluster-1]]!![[Image:Cl2 calibration.JPG\u200e|300px|thumb|Kalibrierung des Cluster-2]]!![[Image:Cl3 calibration.JPG\u200e|300px|thumb|Kalibrierung des Cluster-3]] \n|}\nDie erste Zeile der Grafen stellt hier jeweils das Magetfeld in x, y, und z-Richtung sowie den Betrag des Feldes dar. Dies dient zur Zuornung der Ereignissen. \nDie Zeilen zwei und drei enthalten die jeweiligen Kalibrationsschritte f\u00fcr die paralellen und antiparallen Teilchen dar. \nSpalte eins enth\u00e4lt im wesentlichen die Rohdaten, w\u00e4hrend die Daten in Spalte zwei bereits winkelabh\u00e4ngig \u00fcber ein bereitgestelltes Konfigurationsfile korrigiert wurden. \nSpalte drei zeigt Daten die bereits individuel adaptiert wurden. In diesem Fall wurde der Bereich von 10:00 bis 10:05 Uhr herangezogen, da hier das Magentfeld konstant und keine nennenswerten Fluktuationen aufwies.\nRot und Schwarze Datenpunkte stehen f\u00fcr die beiden Detektoren die zeitlich auf jeweils gegen\u00fcberliegenden Seiten messen.\nDie vierte Spalte zeigt die Anisotropie der parallelen und antiparallelen Teilchen.\nDiese Kalibrierung wird im folgenden bei allen verwendeten Daten durchgef\u00fchrt.\n\n== Datenauswertung ==\nNach der Kalibrierung der Daten geht es nun im wesentlichen um das Auffinden von Ereignissen in denen es zu Rekonnexion oder durchqueren interessanter Regionen gekommen ist. Hierzu werden PEACE und EDI Daten herangezogen und grob gr\u00f6\u00dfere Zeitr\u00e4ume nach Grenzph\u00e4nomenen untersucht. Konnte so ein Ereigniss ausgemacht werden, beginnt man, sich die Daten f\u00fcr die parallel und antiparallel fliegenden Teilchen genauer anzusehen. In Kombination mit den zu diesen Zeitpunkten vorliegenden Magnetfeldern kann eine zeitliche Abfolge der Ereignisse rekonstruiert werden.\n=== PEACE Daten ===\n{| class=\"wikitable sortable\"\n|- class=\"hintergrundfarbe5\"\n![[Image:CL1 CPPAD 20050824 102715 102740.gif\u200e |300px|thumb|Cluster-1]]!![[Image:CL2 CPPAD 20050824 102620 102650.gif\u200e |300px|thumb| Cluster-2]]!![[Image:CL3 CPPAD 20050824 102630 102730.gif\u200e\u200e|300px|thumb|Cluster-3]] \n|}\nDie Daten aus PEACE werden wie bereits erw\u00e4hnt in 13 Winkelkan\u00e4len dargestellt. Um diese Daten mit EDI zu vergleichen wird der Energiebereich auf 430 bis 540eV begrenzt. Es werden nun zeitlich aufgel\u00f6st die Phasenraumdichte in den verschiedenen Kan\u00e4len dargestellt. Wichtig sind auch hier im Graph der oberste und unterste Kanal. F\u00fcr Cluster-1 kann sch\u00f6n erkannt werden das diese zwischen 10:27:24 und 10:27:28 Uhr  stark zunimmt, was auf ein durchqueren einer Grenzschicht hindeutet. Dies gilt wie ersichtlich auch f\u00fcr Cluster-2 und Cluster-3.\n\n=== EDI Daten ===\n{| class=\"wikitable sortable\"\n|- class=\"hintergrundfarbe5\"\n![[Image:cl1_science.JPG|300px|thumb|\u00dcberlicksplot Cluster-1]]!![[Image:cl2_science.JPG|300px|thumb|\u00dcberlicksplot Cluster-2]]!![[Image:cl3_science.JPG|300px|thumb|\u00dcberlicksplot Cluster-3]] \n|}\nIn den hier angef\u00fchrten \u00dcberblicksplots wird in der ersten Zeile wieder das Magnetfeld als Orientierung angegeben. Zeile zwei zeigt die zeitlich in 16ms aufgel\u00f6sten EDI Daten sowie deren Anisotropie in Zeile drei. Als vergleich werden in Zeile vier und f\u00fcnf die PEACE Daten (100ms aufgel\u00f6st) dargestellt.\nEs wird hier bereits klar ersichtlich das Features wie bei Cluster-1 um 10:27:26 in PEACE zwar noch erkennbar, jedoch mittels EDI weit besser aufgel\u00f6st werden k\u00f6nnen.\nDetailierte Informationen der Features k\u00f6nnen aus den folgenden Detailplots entnommen werden\n{| class=\"wikitable sortable\"\n|- class=\"hintergrundfarbe5\"\n![[Image:cl1_science_detail.JPG|300px|thumb|Detailplot Cluster-1]]!![[Image:cl2_science_detail.JPG|300px|thumb|Detailplot Cluster-2]]!![[Image:cl3_science_detailed.JPG|300px|thumb|Detailplot Cluster-3]] \n|}\n\n=== Beobachtete Grenzschichten ===\n\nWie nun ersichtlich ist bewegen sich die Satelliten anf\u00e4nglich auf der S\u00fcdhalbkugel nach aussen entlang einer Magentfeldlinie (stark negatives Bz). Anschliessend kommt es zu einer Querung der Separatrix - nicht jedoch zu einer Durchquerung des Currentsheets- mit anschlie\u00dfendem Verlassen der interessanten Region in den Schweif nach einigen Minuten.\n[[Image:Flugbahn.JPG]]\n\n\n\nFragen bitte per e-mail an [[mailto:christian.kogler@student.tugraz.at Christian Kogler]]."
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