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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Was tut sich unterhalb der Sonnenflecken? |
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| | | Mit einer Technik, ähnlich dem in der Medizin verwendeten Ultraschall, haben Astronomen jetzt erforscht, was unterhalb der so genannten Sonnenflecken vor sich geht. Diese teilweise planetengroßen Flecken auf der Sonnenoberfläche sind überraschenderweise flach und liegen auf der Spitze von Hurrikan-artigen Wirbeln aus elektrifiziertem Gas. |
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Dies berichten Alexander Kosovichev und Junwei Zhao von der Stanford University sowie Thomas Duvall vom 'Goddard Space Flight Center' der NASA in der aktullen Ausgabe des 'Astrophysical Journal'. Die Astronomen haben neue Aufnahmen des 'Michelson Doppler Imager (MDI) vom 'Solar and Heliospheric Observatory' (SOHO) ausgewertet.
Die Erkenntnisse erweitern nicht nur das Verständnis von stürmischen Regionen auf der Sonne, den so genannten 'aktiven Regionen', wo Sonnenflecken erscheinen.
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Neues Verständnis für Auswirkungen der Sonnenaktivität |
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Mit den neuen Daten lassen sich eventuell auch viele Auswirkungen der Sonnenflecken auf die terrestrische Tele- und Satellitenkommunikation besser deuten und auswerten.
Die kraftvollen Explosionen von magnetisch hoch aktiven Sonnenregionen verursachen aber auch die auf der Erde bewunderten Nordlichter.
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Sonnenflecken
dunkle Flecken auf der Sonnenoberfläche; entdeckt von Galilei (1610), unabhängig von T. Harriot (1610), C. Scheiner und J. Fabricius (1611). Bei Sonnenflecken ist ein dunkler Kern von einem helleren, strukturreichen Hof umgeben. Diese entwickeln sich aus kleinen Poren zu oft großer Flächenausdehnung und bilden Gruppen. Die Lebensdauer der Sonnenflecken reicht von wenigen Tagen bis zu mehreren Monaten. Häufigstes Auftreten in periodischem Wechsel. Sonnenflecken entstehen wahrscheinlich durch magnetische Störungen mit einer Feldstärke von bis zu 0,45 Tesla. Die Temperatur im Kern der Sonnenflecken ist etwa 1.500 Grad Celsius niedriger als die der Photosphäre. |
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 Mehr zu Sonnenaktivitäten |
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Langlebigkeit bislang nicht verstanden |
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Astronomen wissen schon länger, dass Sonnenflecken Regionen sind, in denen sich die Magnetfelder der Sonne konzentrieren. Die einzelnen Magnetfelder müssten sich theoretisch dann abstoßen, was zu sehr kurzlebeigen Sonnenflecken führen würde.
Tatsächlich beträgt die Lebensdauer mancher Sonnenflecken allerdings bis zu mehreren Wochen. Darüber hinaus wurde immer wieder beobachtet, wie Oberflächenmaterial der Sonne aus Sonnenflecken heraus befördert wurde.
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Erste Aufzeichnungen |
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Jetzt haben die Astronomen der Stanford University mit des 'Michelson Doppler Imager' erstmals Ereignisse genauer analysiert, die unterhalb von Sonnenflecken stattfinden.
Erstmals konnten sie dabei Sonnenmaterial beobachten, wie es nach innen, und nicht wie bisher nur festgestellt, nach außen, abfloss.
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Materialrückfluss als Ursache |
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"Wir entdeckten, dass das ausfließende Sonnenmaterial nur eine Art 'Feature' der Oberfläche darstellt", erklärt Zhao. "Doch schaut man etwas tiefer, so kann man Material dabei beobachten, wie es, gleich einem planetengroßen Hurrikan, nach innen stürzt."
"Und dieser Materialrückfluss hält auch die Magnetfelder zusammen, die sich sonst abstoßen und nur sehr kurzlebige Sonnenflecken produzieren würden", erläutert Zhao.
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Schallwellen verraten Sonnengeheimnisse
Die Sonne präsentiert sich Astronomen als 'brummender' Ball von Schallwellen, die durch turbulente Bewegungen in den äußeren Schichten der Sonne verursacht werden. "Die Schallwellen, die wir jetzt beobachten konnten, weisen eine Periode von fünf Minuten auf", so Phil Scherrer, Forschungsleiter des MDI. Sie werden großteils innerhalb der Sonne festgestellt und von ihrem heißen Herzen zu äußeren Schichten hin reflektiert, um dort zwischen diversen Regionen der Photosphäre hin und her zu wandern. Die Sonnen-Seismologen zeichnen jene Sonnenaktivitäten ähnlich ihren Geologie-Kollegen auf, die mittels seismischer Wellen die geologischen Aktivitäten der Erde aufspüren. |
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Mehr zu diversen Sonnenaktivitäten |
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Diese Aufnahme der NASA zeigt die Aktivität der Sonnenflecken vom 12. November 2001.
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Dynamische Prozesse unterhalb des Sonnenflecks |
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Das intensive Magnetfeld unterhalb eines Sonnenfleckes unterbindet den normalen Fluss von Energie in Form von Hitze, der aus dem heißen Zentrum der Sonne zur Oberfläche aufsteigt. Daraus resultiert, dass der Sonnenfleck kühler und dunkler ist als die ihn umgebende Sonnenoberfläche.
Das Unterdrücken der aus dem Sonneninneren aufsteigenden Energie formt einen stöpselartigen 'Verschluss', der diese aufsteigende Energie wie ein 'Stöpsel' unten hält.
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Perpetuierender Kreislauf |
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Das Material oberhalb des 'Stöpsels' kühlt dadurch ab und wird dichter, was wiederum zum 'Abtauchen' des Materials führt, und das mit einer Geschwindigkeit von fast 5.000 km/h, so die Astronomen.
Das zieht das umgebende Plasma zum Zentrum des Sonnenfleckes, was zu einer weiteren Kühlung des Sonneflecks führt und wieder Plasma zur Mitte zieht. So entsteht ein sich selbst perpetuierender Effekt.
Solange das Magnetfeld eine bestimmte Stärke beträgt, hält der Kühlungseffekt den Kreislauf des Materialflusses zur Mitte stabil.
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Wissenswertes über die Sonne
Entfernung von der Erde 149,6 Mio. km, Durchmesser 1,392 Mio. km. Mittlere Dichte 1,4 g/cm2. Die Sonne ist ein Fixstern vom Spektraltypus G 2 V und strahlt am intensivsten im sichtbaren Spektralbereich; das Intensitätsmaximum liegt bei einer Wellenlänge von 450 nm. Das Sonnenspektrum zeigt die Anwesenheit des größten Teils der chemischen Elemente. Nicht nachweisbar sind die Edelgase Neon, Argon, Krypton, Xenon, einige Halogene und viele schwere Metalle; verhältnismäßig häufig sind Natrium, Aluminium, Calcium und Eisen. Die häufigsten Elemente sind Wasserstoff und Helium. Seit den 1940igern ist die Sonne als Radio- und Röntgenstrahler bekannt. Hauptquelle sind die Korona und Sonnenflecken bzw. Sonneneruptionen. Von einer stets vorhandenen Radiostrahlung wird eine gestörte Radiostrahlung (Radiostürme) unterschieden. Die Sonne hat ein allgemeines Magnetfeld mit einer Stärke von 1-2 f 10-4Tesla. Im Rhythmus der Sonnenfleckenperiode zeigt es Schwankungen und Umpolungen. |
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Kühle Ränder |
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Durch den magnetischen 'Stöpsel', der das Aufsteigen der Energie aus dem Sonneninneren verhindert, ist es unterhalb des Stöpsels erwartungsgemäß heißer, wie Untersuchungen bestätigen konnten.
Was die Astronomen jetzt überraschte, war die "Flachheit" der Sonnenflecken. Denn unterhalb von 4.800 Kilometer beobachteten sie eine starke Veränderung der Schallwellen, was wiederum auf eine heiße Basis der Sonnenflecken hinweist.
Mit weiteren Untersuchungen wollen die Astronomen nun mehr über jene 'Wurzeln' der Sonnenflecken erfahren.
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01.01.2010 |
