Die Sonne

Als nächster Stern von der Erde aus, 150 Millionen km entfernt, produziert die Sonne Energie, die das ganze Ökosystem unseres Planeten betreibt und so für alles Leben auf der Erde verantwortlich ist. Die Sonne ist ein Plasmaball aus ca. 90% Wasserstoff (Plasma ist ein super heißes, geladenes Gas), der unter anderem einen sogenannten Sonnenwind produziert.

Man stellt sich das Innere der Sonne etwa folgendermassen vor: Der Kern ist eine 15 Mio.°C heiße Suppe von Elektronen und Protonen, aus Wasserstoffatomen stammend, die 90% der Sonne ausmachen. Protonen und Neutronen kollidieren und verschmelzen zu Heliumkernen, bei gleichzeitiger Energieabgabe (= Kernfusion).

Außerhalb des Kerns bewegt sich die Energie in Form von Strahlung nach außen, in der Nähe der Oberfläche wird die Energie in Form von Konvektion weitergeleitet, das heißt, heiße Gase steigen nach oben, weniger heiße sinken nach unten. Durch diese Bewegung vibriert die Sonne, Magnetfelder werden erzeugt durch die Plasmabewegung unterhalb der Oberfläche der Sonne. Die sichtbare Sonnenatmosphäre nennt man die „Photosphäre„, sie hat eine Temperatur von ca. 5500°C.

Die Korona ist die äußerste Sonnenschicht, die sich noch außerhalb des von der Erde aus sichtbaren Sonnenballs befindet. Bei totalen Sonnenfinsternissen ist sie als Strahlenkranz um die Sonne mit bloßem Auge sichtbar. Sie hat nicht etwa eine geringere Temperatur, wie man es aufgrund ihres größeren Abstandes von der Sonne vermuten würde, sondern sie ist wesentlich heißer als die Sonnenoberfläche: Mehr als eine Million Grad Celsius. Bis heute kennt man die Ursache dieses Phänomens nicht.

Durch die große Hitze der Korona wird auch ultraviolette Strahlung emittiert. Sie reicht bis zur Erde und wird durch die Atmosphäre gefiltert. Die ultraviolette Strahlung wird unter anderem durch einen Satelliten gemessen, der von der ESO und der NASA gebaut, in eine Umlaufbahn geschossen wurde. Der Name der Messstation ist SOHO (für Solar Heliospheric Observatory). SOHO ist eine komplexe Raumkapsel, die uns neue Ansichten der Sonne liefert. Sie zeigt die äußere Schicht der Sonne, die „Korona“, bestehend aus elektrisch geladenen Atomen, wie sie in extremem ultravioletten Licht erscheint . Die Atome werden durch magnetische Felder der Sonne gesteuert. Die Bilder von der Sonne im ultravioletten Licht verraten Temperaturen bis 1,5 Mio. °C . Die Aufnahmen zeigen weiter, dass die Sonne unerwartet aktiv ist, auch im Minimum des 11 jährigen Zyklus.

Ferner zeigen die Bilder, aufgenommen bei verschiedenen ultravioletten Wellenlängen, erhitztes Gas mit einer Temperatur von 60 000 °C über 130 000 km Distanz, ausgestoßen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 24 000 km/h. Die coronalen Massenauswürfe, die SOHO gemessen hat, sind Wolken von Mio. °C heißem Gas, mit Geschwindigkeiten von hunderten von km/s. Wenn sie die Erde nach 2,5 bis 5 Tagen erreichen, können sie das Magnetfeld der Erde empfindlich stören, und damit Elektronikgeräte und Navigationsinstrumente stören.

Das Forschungsziel von SOHO ist vor allem die Aufklärung der Temperaturdifferenz zwischen der Chromosphäre und der Korona. Die Kapsel hat 12 Messinstrumente an Bord. UV-Strahlung, Magnetfelder, Temperaturen, ferner Temperatur und Energieströme innerhalb der Korona und die chemische Zusammensetzung und Energieverteilung des Sonnenwindes werden registriert. Die Kapsel wurde im Dezember 1995 in eine besondere Umlaufbahn geschossen, oder genauer, an einen ganz bestimmten Punkt im Raum zwischen Sonne und Erde. Die Entfernung von der Erde beträgt 1,5 Mio. km, dort umkreist sie in einem Halo-Orbit den sogenannten Lagrange Punkt „L1“. In diesem Punkt heben sich die Gravitationsfelder von Sonne und Erde auf (siehe Beitrag Lagrange-Punkte). Dieser Ort eröffnet gegenüber früheren Satelliten einen neuen Vorteil, ein Satellit an diesem Punkt umrundet die Sonne genau so wie die Erde, und hat immer einen freien Blick zur Sonne, ohne durch die Erde beim Erdumlauf gestört zu werden.

Das Solar-Wind Experiment auf dem Mond

Wie bereits erwähnt, emittiert die Sonne neben Strahlung kontiunierlich elektrisch geladene Partikel in den Raum, den „Sonnenwind“.

Das magnetische Feld der Erde schützt uns vor dieser Strahlung. In den polaren Regionen der Erde können die Partikel bis in die Atmosphäre eintauchen und die Moleküle der Atmosphäre zum Leuchten anregen, bei uns auf der Nordhalbkugel können wir dieses Ereignis als Nordlichter beobachten.

Der Mond befindet sich zum größten Teil des Monats außerhalb des Magnetfeldes der Erde, zudem hat er eine vernachlässigbare Atmosphäre. Durch diese Umstände kommen die Partikel des Sonnenwindes auf der Oberfläche des Mondes an. Mit Apollo 11 hat daher auch auf dem Mond ein Solarwind Experiment begonnen, das von Apollo 12, 14 , 15 und 16 weitergeführt wurde. Das Experiment wurde mit einer 1,4 m * 0,3 m großen Aluminiumfolie durchgeführt. Diese wurde etwas über eine Stunde dem Sonnenwind ausgesetzt, so dass die Teilchen in die Folie einschlagen konnten. Auf der Erde wurde die Folie dann analysiert. Dabei fand man Isotope lichtempfindlicher Gase, einschliesslich ³He, ⁴He, ²⁰Ne, ²¹Ne, ²²Ne, ³⁶Ar.

Willy Mahl 30.07.02

Letzte Änderung am 2009-Mar-15