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Dieser Artikel wird laufend erweitert. Inhalt / Stichworte(Durch anklicken des entsprechenden Begriffs, gelangen sie automatisch zum entsprechenden Abschnitt) Wie hängen Sonnenflecken und Sonnenwind zusammen? K-Index (Erdmagnetfeldschwankungen) Quellennachweis Daten Frontpage Hinweis: Die wissenschaftlichen Ausführungen habe ich als Zitate auszugsweise übernommen. Die Quelle ist jeweils in den Fussnoten erwähnt. Weiterführende Links finden sie am Ende des Artikels. Querverweise zu den auf der Frontpage aufgeführten Daten, habe ich in die entsprechenden Abschnitte eingefügt.
SonnenwindDer Sonnenwind, der Sternwind der Sonne, ist ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonne ins All strömt. Der Sonnenwind besteht hauptsächlich aus Protonen und Elektronen sowie aus Heliumkernen (Alphateilchen); andere Atomkerne und nicht ionisierte (elektrisch neutrale) Atome sind nur in kleinem Umfang vorhanden. Daher handelt es sich bei dem Sonnenwind um ein Plasma, er verformt sowohl das Magnetfeld der Sonne wie auch das der Erde. Das irdische Magnetfeld hält den Teilchenschauer zum größten Teil von der Erde ab. Nur bei einem starken Sonnenwind können die Teilchen in die hohen Schichten der Erdatmosphäre eindringen und dort Polarlichter hervorrufen, ebenso wie auf anderen Planeten mit einem Magnetfeld. Starke Sonnenwinde haben auch Einfluss auf die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen und können unter anderem den Kurzwellenfunk und die Kommunikation mit Satelliten stören. Sonnenwinde und ihre Auswirkungen auf die Technik sind seit z. B. 1847, 1859, 1921 und 1940 bekannt, weil es zu Störungen in der Telegraphie, an Signalanlagen der Bahn, bei der Radiokommunikation und vereinzelt sogar zum explosionsartigen Durchschmoren von Transformatoren gekommen ist (zu einem Transformatorenausfall ist es z. B. am 13. März 1989 in Quebec gekommen). In Bezug auf besonders starke Sonnenwinde wird die Möglichkeit eines globalen Totalausfalles der Stromversorgung und der Computerfunktionen für möglich gehalten. [1]
Die Magnetosphäre schirmt die Erdoberfläche von den geladenen Partikeln des Sonnenwindes ab. /Quelle: de.wikipedia.org
Der Sonnenwind und die Ströme in den Tail Lobes führen zu starken Verzerrungen der Feldlinien in der Plasmaschicht des Magnetschweifs. Wenn diese Verzerrungen zu stark werden (Plasma Druck) (die Vorgänge sind im Detail noch nicht verstanden), kann es zu Abschnürungen durch magnetische Rekonnexionen kommen - die erdnäheren Teile der Feldlinien schließen sich zu dipolähnlicheren Feldlinien, während die erdferneren Teile ein Plasmoid bilden, ein plasmagefülltes Raumgebiet mit in sich geschlossenen Feldlinien. Durch die freiwerdende magnetische Energie wird zum einen das Plasmoid nach außen beschleunigt, zum anderen führt es zu einer Aufheizung höherer Atmosphärenschichten und damit zu einer verstärkenden Rückkopplung mit dem elektrischen Strömungssystem.
Magnetischer Teilsturm (substorm)Der Vorgang der Plasmoid-Ablösung wird als magnetischer Teilsturm (substorm) bezeichnet, da man sie anfangs nur als Teilkomponente magnetischer Stürme betrachtete. Heute weiß man allerdings, dass der Teilsturm ein Phänomen ist, das nicht nur in „Sturmphasen“, sondern auch in ruhigen Phasen auftritt – der Verlauf ist in beiden Fällen sehr ähnlich: ein Teilsturm dauert etwa 45 Minuten und führt zu einer Plasma-Aufheizung (Plasma Temperatur) von etwa 2 keV. Während einer Sturmphase ist jedoch das Plasma bereits zu Beginn heißer (etwa 3-4 keV in Ruhephasen und etwa 8 keV in Sturmphasen) und der Anstieg verläuft steiler. [2]
SonnenfleckenSonnenflecken sind dunkle Stellen auf der sichtbaren Sonnenoberfläche (Photosphäre), die kühler sind und daher weniger sichtbares Licht abstrahlen als der Rest der Oberfläche. Ihre Zahl und Größe ist das einfachste Maß für die Sonnenaktivität. Die Häufigkeit der Sonnenflecken unterliegt einer Periodizität von durchschnittlich 11 Jahren, was als Sonnenfleckenzyklus bezeichnet wird. Sonnenflecken entstehen durch lokale Störungen im gewaltigen solaren Magnetfeld. Nur etwa 50 % der Flecken werden älter als zwei Tage und nur 10 % älter als elf Tage. Ursache für die Abkühlung sind starke Magnetfelder, die die Konvektion behindern. Die Sonnenflecken zeigen im sichtbaren Licht daher die aktivsten Regionen auf der Sonne. Bei einer hohen Anzahl von Sonnenflecken besteht eine größere Chance, dass sich zwei benachbarte, aber gegenläufig gepolte Magnetfeldlinien neu verbinden (Rekonnexion) und die freiwerdende Energie in den Raum abgegeben wird. Eine sichtbare Variante sind die Flares. Kommt es zu einem Strahlungsausbruch in Richtung Erde, so kann dieser zu starken Störungen im Erdmagnetfeld führen und sogar den Betrieb von Satelliten oder elektrischen Anlagen auf der Erde beeinträchtigen. Zudem erhöht solch ein Strahlungsausbruch die Wahrscheinlichkeit für Polarlichter auch in gemäßigten Breiten. In Jahren mit verminderter Fleckenanzahl verringert sich ebenfalls die Sonnenstrahlung um etwa 1 ‰. Die Jahre zwischen 1645 und 1715, das so genannte Maunderminimum, während dessen keine Sonnenflecken beobachtet wurden, fallen mit der Kleinen Eiszeit zusammen, während welcher lange Winter und kühle Sommer auf der Erde vorherrschten.
Große aktive Region der Sonne mit zwei Sonnenflecken/BildQuelle: www.nasaimages.org
Mit der Schwankung der Sonnenaktivität verändert sich auch die Ionosphäre der Erde. Dies hat Auswirkungen auf die Funkübertragung im Kurzwellenbereich. Sonnenflecken treten meistens in Gruppen auf, beginnen aber als kleine Einzelflecken. Anhand der Sonnenflecken kann man die Rotation der Sonne beobachten, da sie sich auf der Oberfläche mitbewegen. Am Äquator rotiert die Sonne mit 25,03 Tagen (synodisch 27,9 Tage) etwa 20 % schneller als in Polnähe. [3]
Coronale Löcher (coronal holes)
Bei einem coronal hole handelt es sich um ein Gebiet auf der Sonne, das mit "offenen" Magnetfeldlinien angefüllt ist. Das heißt, diese Feldlinien führen nicht irgendwo auf die Sonne zurück, sondern stehen offen in die Heliosphäre hinein. Damit wandert das solare Material aber ungestört und deshalb oft besonders schnell nach außen. Hierdurch kommt es zum sogenannten "Hochgeschwindigkeits-Sonnenwind". Quelle: SpaceWeather.com
Wie hängen Sonnenflecken und Sonnenwind zusammen?Der Sonnenwind ist ein Strom von geladenen Teilchen, der von der Sonne ausgeht und wie ein "Wind" ins Sonnensystem weht. Sonnenflecken sind dagegen aktive Zonen auf der Sonne, wo starke Magnetfelder aus der Sonne austreten. Entlang dieser Magnetfeldlinien wird aber ein großer Teil der Teilchen des Sonnenwindes von der Sonne ins Sonnensystem katapultiert (sog. Flares oder Sonnenausbrüche). Die Sonnenflecken sind daher eine der Quellen für den Sonnenwind.
Die Sonne gibt Sonnenwind (S) und elektromagnetische Strahlung (E) ab, die auf die Erde treffen. Grafik: Jörg Wieprzeck © 2002–2010 Biosphaere / Quelle: www.biosphaere.info
Dokumentation solarer Aktivitäten vom 2. Mai 2010
Sonne mit grossen coronalen Löchern / Quelle: http://www.swpc.noaa.gov/SWN/index.html
Irdisches Magnetfeld und Druckverteilung / Quelle: http://www2.nict.go.jp/y/y223/simulation/realtime/
Verlauf des Plasma Druckes und Temperatur / Quelle: http://www2.nict.go.jp/y/y223/simulation/realtime/
PhotonenenergieAbschnitt in Arbeit.
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