Das „Wetter“ auf unserer Sonne und die Auswirkungen auf die Erde

Zwischenpräsentation am 04.07.2011Maria Heinrich

Q11

Gliederung

1. Aufbau der Sonne 1.1. Sonneninnere 1.2. Sonnenoberfläche und Atmosphäre2. Magnetfeld 2.1. Entstehung 2.2. Struktur und Zyklus3. Die Korona und das Magnetfeld 3.1. Strukturen 3.2. Formen4. Sonnenwind5. Magnetische Aktivität 5.1. Flares 5.2. Protuberanzen 5.3. Koronale Massenauswürfe6. Auswirkung der Sonnenaktivität auf die Erde 6.1. Polarlichter 6.2. Störung des Funkverkehrs/ Navigation 6.3. Störung der Stromversorgung 7. Geplantes8. Quellen

1. Aufbau der Sonne

1.1. Sonneninnere

• Kern - ca. 1.5 % des Sonnenvolumens aber 50% der solaren Masse - 150-fache Dichte von Wasser - Kernfusion (ca. 15 Mio. Kelvin)

• Strahlungszone - vom Kern bis zu 71% des Radius - E-Weitergabe durch Strahlung (5 Mio. Kelvin)

• Konvektionszone - 20 % des Sonnenradius - 2 Mio. Kelvin - E-Weitergabe durch Konvektion

1.2. Sonnenoberfläche und Athmosphäre

• Photosphäre - 300 – 400 Km Durchmesser - ca. 6000 Kelvin - Abgabe des Sichtbaren Lichts

• Chromosphäre - Übergangsschicht: von ca. 6000 Kelvin

• Korona - ca. 2 Mio. K (hoher Ionisationsgrad guter Leiter) - geringe Dichte

• Heliosphäre - Sonnenwind erfüllt All mit Sonnenteilchen - erstreckt sich ca. 150 AU

Korona

Kern

Strahlungszone

Konvektionszone

Photosphäre

Chromosphäre

2. Magnetfeld

2.1. Entstehung • Sonnenrotation + Strömung elektrisch leitfähiger

Materie = Magnetfeld • Magnetfeld Lorentzkraft geladene

Teilchen bewegen sich spiralförmig um Feldlinien (v. a. Atmosphäre)

• MF in leitendem Gas „eingefroren“

Deformation durch Bewegung des Gases

2.1. Struktur und Zyklus

Modell von Horace W. Babcock:

• globales bipolares MF (Sonnenfleckenminimum)

• differentielle Rotation:

MF mitgezogen, verdreht und verdichtet

2 ringförmige MF (entgegengesetzte Polarität)

MF verstärkt bipolare Sonnenflecken

Exkurs: Bipolare Sonnenflecken

• starke MF hemmen Konvektion weniger Wärmeabgabe erscheinen dunkel

• konzentrierter Magnetismus der die Photosphäre an 2 Stellen durchbricht

• mag. Schleifen zw. 2 Flecken entgegengesetzter Polarität

• gleiche Polarität der im Drehsinn vorangehenden Flecken (in Hemisphären entgegengesetzt)

• starke Beeinflussung der geladenen Teilchen (Spiralbahn)

2.1. Struktur und Zyklus

Modell von Horace W. Babcock:

• globales bipolares MF (Sonnenfleckenminimum)

• differentielle Rotation:

MF mitgezogen, verdreht und verdichtet

2 ringförmige MF (entgegengesetzte Polarität)

MF verstärkt bipolare Sonnenflecken

- Verdichtung des Magnetismus in Aktiven Bereichen (einen je Hemisphäre)

- Wanderung des Aktiven Bereichs Richtung

Äquator - Verschmelzung der vorangehenden SF der

Hemisphären - Wanderung der nachfolgenden SF Richtung Pol Umpolung des Magnetfelds

ERGEBNIS:• Sonnenaktivität steigt in 11 Jahren von Minimum Maximum Minimum

• gleicher Zyklus mit umgekehrter Polarität

• 22-Jähriger Magnetfeldzyklus

3. Die Korona und das Magnetfeld

3.1. Strukturen

• Helmstreifen

- über aktiven Gebieten (magn. Schleifen) bilden sich bogenförmige Gebilde (halten

Materie der Korona)

- zunehmender Abstand MF Linien öffnen sich (MF-Druck < Gasdruck) helmförmige Gebilde

• Koronale Löcher

- Bereiche geringer Dichte - meist bei Polen (auch bis zum Äquator) - „offene“ MF-Linien Materie entweicht

3.2. Form der Korona bei: Aktivitätsminimum Aktivitätsmaximum

4. Sonnenwind

• mit Überschallgeschwindigkeit von der Sonne wegströmender Strom Geladener Teilchen

• Strömt aus Gebieten mit offener MF-Struktur (koronale Löcher)

• beeinflusst Interplanetares Magnetfeld bis zur Heliopause (bis ca. 150 AU)

• Durch Sonnenrotation zu Parker Spirale verformt

5. Magnetische Aktivität

5.1. Flares

• kanonisches Modell

Elektronen werden an der Spitze einer Schleife auf fast Lichtgeschwindigkeit Beschleunigt

Elektronen müssen MF in Spiralen umlaufen Synchrotronstrahlung

• Aufflackernde starke Röntgen- und Gammastrahlung

Synchrotronstrahlung:Elektronen senden Strahlung aus wenn sie gebremst werden oder sich ihre Bewegungsrichtung ändert

5.2. Protuberanzen

• Großräumige MF halten riesige, längliche MF aufrecht und isolieren Materie, die kühler und dichter ist als die Umgebung (Korona)

• Störung der stützenden MF Ausbruch

• Magnetismus strahlt kühles Gas nach außen zerreißt Korona Materie in IPR

EruptiveProtuberanz

5.3. Koronale Massenauswürfe

• Aufsteigende magnetische Blasen bei denen Materie von der Sonne weggeschleudert wird

• Ausgelöst durch Umbildung von MF in der unteren Korona

Schleifen werden instabil und steigen auf

6. Auswirkung der Sonnenaktivität auf die Erde

6.1. Polarlichter6.2. Störung des Funkverkehrs6.2. Störung der Stromversorgung

7. Geplantes

• Überarbeiten der Gliederungspunkte 1-5• Ausarbeiten des sechsten Gliederungspunktes• Überarbeiten der Präsentation• Anfertigen des schriftlichen Teils der Arbeit • Quellenangaben vervollständigen/verbessern

8. Quellen 20.4.11• http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:Hn2p6hq20BoJ:www.aip.de/People/MSteinmetz/classes

/WiSe03/PPT/Kapitel%2520IV.ppt+IMF+astrophysik&hl=de&gl=de&pid=bl&srcid=ADGEESiTSmftTH2_tBZbby0VDP6B-DaxYDM53__tgWNpLMVKaavDYFfFRQ-lyBkUFpNzQp40WmAAbUFdXRtOuaT8SjKIHB5a8rhzQNWGTGj-kye1-tjOHX43eeVEfwl4EfQGMo8TGNqK&sig=AHIEtbRAyC2sGqQq2FgK-BMWB80kixomWw

• http://www.stromrechner.com/blog/2010/05/19/gewaltige-sonneneruption-fur-2012-befurchtet-gefahr-fur-stromnetze-und-infrastruktur/

• http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alpha-centauri-flares-2005-ID1207910931449.xml • http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alpha-centauri-sonnenwind-2001-ID1208426777436.xml • http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alpha-centauri-sonnenflecken-sonnenstuerme-1999-ID1209387813824.xml • http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alpha-centauri-nordlicht-1999-ID1209388611214.xml

28.5.11• http://www.mps.mpg.de/projects/soho/sumer-lab/isermann/sonne.html • http://www.astronomie.de/das-sonnensystem/die-sonne/basiswissen/sonnenkern/ • http://www.neunplaneten.de/nineplanets/sol.htm

9.6.11• http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?collection_id=15504&media_id=93725911

25.06.2011:• http://www.lehrer-online.de/dyn/bin/718434-718481-1-12_sonnenaktivitaet_handout.pdf• Bild SF 10.20 uhr• http://www.dlr.de/DesktopDefault.aspx/tabid-5170/8702_read-16292/8702_page-4/gallery-1/gallery_read-Image.1.8381/

26.06.11.• Bild helmet streamer• http://www.aanda.org/index.php?option=com_image&format=raw&url=/articles/aa/full_html/2009/27/aa11877-09/img27.png

sonnenfleck 2• http://www.welt.de/multimedia/archive/00313/sonne6_DW_Wissensch_313786p.jpg Koronales Loch • http://future-box.de/blog/?p=811• http://www.scienceblogs.de/planeten/15Coronal_Hole_Magnetic_Field_Lines.png

• sonnenaktivität • http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.ajoma.de/assets/images/

Hohe_Aktivitat.jpg&imgrefurl=http://www.ajoma.de/html/sonnenbilder_nasa.html&usg=__qexY0Prwe- cbeCl0n_sdleCRkuI=&h=195&w=195&sz=12&hl=de&start=295&zoom=1&tbnid=fl3CX1sVcG6WeM:&tbnh=128&tbnw=133&ei=h0gHTqeVHcrCswaYktyaDA&prev=/search%3Fq%3Dsonnenaktivit%25C3%25A4t%2BMagnetfeld%26um%3D1%26hl%3Dde%26biw%3D1366%26bih%3D587%26tbm%3Disch&chk=sbg&um=1&itbs=1&iact=rc&dur=109&page=15&ndsp=21&ved=1t:429,r:2,s:295&tx=95&ty=97

• http://www.youtube.com/watch?v=HTPrwgP8oFY&feature=player_embedded• http://www.astronomy2009.de/medien-material/bildergalerie/astronomische-bilder/sonnensystem/

eruptive-protuberanz-auf-der-sonne/image_preview

3.7.2011• http://www.hundezucht-augustin.de/gifs/urlaub_kleeblatter/wetter-sonne40.gif• http://jetzt.sueddeutsche.de/upl/images/user/de/derien/text/regular/353607.gif• http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.mps.mpg.de/images/aktuelles/pressenotizen/

pressenotizen_2008/pressenotiz_20081127_2_xga.jpg&imgrefurl=http://www.mps.mpg.de/en/aktuelles/pressenotizen/pressenotiz_20081127.html&usg=__DoTiIfN1lAEvHhgpGnWTmwklpIs=&h=620&w=1024&sz=282&hl=de&start=0&zoom=1&tbnid=KPN6z4lvv-VltM:&tbnh=108&tbnw=179&ei=fY0QTq7BG8yQswby_MT8Dg&prev=/search%3Fq%3Dmagnetfeld%2Bsonne%26um%3D1%26hl%3Dde%26sa%3DN%26rls%3Dcom.microsoft:de:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7ACAW%26biw%3D1366%26bih%3D587%26tbm%3Disch&um=1&itbs=1&iact=hc&vpx=354&vpy=99&dur=1202&hovh=175&hovw=289&tx=175&ty=109&page=1&ndsp=18&ved=1t:429,r:1,s:0&biw=1366&bih=587

• http://www.ussmirage.de/Startrek/pics/sterne/korona2.jpg• http://www.astronomy2009.de/presse/expertenliste/SonnenwindSOHO.png/image_mini (SW-Bild)• http://p4.focus.de/img/gen/O/o/HBOoS6ta_Pxgen_r_1100xA.jpg (MF2)• http://www.neidgruen.de/wp-content/uploads/2010/03/sonne.jpg (sonne1)

Buchquellen:• Lang, R. Kenneth: Die Sonne, Stern unserer Erde, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996• Giovanelli, Roland G.: Geheimnisvolle Sonne, Übers. Von Rainer Beck, Weinheim VCH

1987• Bothmer, Volker: Die Struktur magnetischer Wolken im Sonnenwind, Zusammenhang

mit eruptiven Protuberanzen und Einfluss auf die Magnetosphäre der Erde, Göttingen 1993

• Schäfer, Josef: Der Zusammenhang zwischen der Sonnenfleckenzahl, der Richtung des interplanetaren solaren Magnetfelds und planetaren Bewegungen der Troposphärischen 500 MB-Fläche auf der Nordhemisphäre, Bonn 1979

• Bauer, Siegfried J., u.a.: Erde und Planeten, Lehrbuch der Experimentalphysik/ Bergmann; Schaefer, Band 7, Berlin 2001²

• Straubinger Tagblatt, Ausgabe vom 09.06.2011, Die Seite Drei• W. Heidrich, „Geisterhafte Polarlichter“, A+R 114, 17 (2009)• S. F. Odenwald, J.L. Green, „Solare Superstürme – die verkannte Gefahr“, SdW 31,

NR.3,24 (2009)• E. Schmidt, „Überwältigende Polarlichter – Wechselwirkungen zwischen Mensch und

Natur“, A+R 79, 37• Polarlichtforschung mit Freja, SuW, NR. 5, 436 (1996)