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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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"Ofen" der Sonnenkorona erstmals direkt beobachtet |
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| | | Die äußere Atmosphäre der Sonne, auch als "Korona" bezeichnet, besteht aus über eine Million Grad heißem Gas. Im Gegensatz dazu ist die Oberfläche der Sonne mit 5.600 Grad vergleichsweise kühl. Wie es zu dieser eigenartigen Temperaturdifferenz kommt, wurde bisher durch unterschiedliche Theorien erklärt. Eine Messung deutscher Wissenschaftler schafft nun Klarheit: Sie wiesen eine elektrische Stromschicht in der Sonne nach, die gleichsam als "Ofen" für die Korona fungiert. |
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Wie Sami K. Solanki und seine Mitarbeiter vom Max-Planck-Institut für Aeronomie in Katlenburg-Lindau berichten, ist das der erste direkte experimentelle Nachweis für die Richtigkeit der so genannten Stromschichttheorie der Korona.
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Die Studie "Three-dimensional magnetic field topology in a region of solar coronal heating" von S. K. Solanki, A. Lagg, J. Woch, N. Krupp und M. Collados" erschien im Fachmagazin "Nature" (Ausgabe vom 16 Oktober 2003). |
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 Nature |
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Temperaturdifferenz - Rätsel seit 1939 |
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| Koronale Schleifen hägen mit Magnetfeldlinien zusammen. |
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Die gleißend helle Sonne ist an ihrer Oberfläche 5.600 Grad Celsius heiß. Auch wenn dies im Vergleich zu den auf der Erde herrschenden Temperaturen sehr heiß erscheint, ist es doch kühl im Vergleich zu der darüber liegenden Korona, die Gas bei einer Temperatur von mehr als einer Million Grad beherbergt.
Diese hohe Temperatur der Sonnenkorona gibt seit ihrer Entdeckung durch Walter Grotrian im Jahre 1939 Rätsel auf. Denn eigentlich müsste sie wesentlich kühler sein, also ähnlich heiß wie auf der Sonnenoberfläche.
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"Stromheizung" bis jetzt nicht nachgewiesen |
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| Die Sonnenkorona aus Sicht eines Röntgenteleskops. |
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Heute besteht Einigkeit darüber, dass die heiße Korona nur durch eine zusätzliche Heizung bestehen kann. Eine aussichtsreiche Erklärung ist die Heizung an so genannten elektrischen Stromschichten.
Diese bilden sich im unteren Bereich der Korona, wo sich das äußerst komplexe Magnetfeld der Sonne sprunghaft ändert. Gemäß der gängigen Vorstellung wird in solchen Stromschichten Energie freigesetzt, mit der die Korona geheizt wird.
In solchen Stromschichten liegen Magnetfeldlinien unterschiedlicher Polarität sehr eng zusammen. Komplexe plasmaphysikalische Prozesse können zur Neuverbindung dieser Magnetfeldlinien führen. Dabei werden große Energiemengen explosionsartig freigesetzt, die geladene Teilchen beschleunigen und aufheizen.
Doch auch diese Theorie konnte bisher nicht durch Beobachtungen bestätigt werden, da die Genauigkeit der benutzten Messmethoden nicht ausreichte, um das Magnetfeld in der unteren Korona zu messen.
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Neue Methode macht Messung möglich |
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Mit Hilfe eines neu entwickelten Infrarot-Spektropolarimeters am deutschen Vakuum Turm Teleskop (VTT), stationiert in 2.400 Meter Höhe auf der kanarischen Insel Teneriffa, konnte das deutsche Team mit einem spanischen Kollegen zum ersten Mal sowohl die Stärke als auch die Richtung des Magnetfeldes in der unteren Korona messen.
Die Bogenstruktur der Korona, die bisher nur durch indirekte Hinweise belegt war, wurde jetzt direkt sichtbar gemacht (siehe Abbildung rechts).
Das magnetische Korsett dieser Bögen sorgt dafür, dass das darin gefangene heiße Gas nicht sofort von der Sonne entweicht.
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Elektrische Stromschicht entdeckt |
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Darüber hinaus entdeckten die Forscher eine elektrische Stromschicht in der unteren Korona. Das "Gebirge" in der Abbildung rechts zeigt die Stärke des Magnetfeldes.
Die Stromschicht sitzt dort, wo das Feld schwach ist (in der Senke). Je enger diese Senke ist, desto stärker ist der Strom, der in dieser Schicht fließt. Der Einschnitt ist in Wirklichkeit noch viel enger als hier dargestellt.
Er erscheint breiter wegen der Turbulenzen in der Erdatmosphäre, die die Auflösung vom Erdboden aus beschränkt. Mit der Stromschicht haben die Wissenschaftler einen der vielen Öfen entdeckt, welche die Korona heizen.
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01.01.2010 |
