Das Wetter auf unserer Sonne und die Auswirkungen

Das „Wetter“ auf unserer Sonne und die Auswirkungen auf die Erde Abschlusspräsentation am 31. 01. 2012 Maria Heinrich Q 12

http: //www. youtu be. com/watch? v=k 74 v 5 mie. Y 4&featur e=related http: //www. welt. de/vi deos/wissen/article 1 3830980/Sonnenstu rm-auf-dem-Wegzur-Erde. html#

Gliederung

1. Aufbau der Sonne 2. Magnetfeld 2. 1. Entstehung 2. 2. Struktur und Zyklus 3. Die Korona und das Magnetfeld 3. 1. Strukturen 3. 2. Formen 4. Sonnenwind 5. Magnetische Aktivität 5. 1. Flares 5. 2. Protuberanzen 5. 3. Koronale Massenauswürfe 6. Auswirkung der Sonnenaktivität auf die Erde 6. 1. Polarlichter 6. 2. Geomagnetische Stürme und ihre Folgen 6. 3. Auswirkungen auf Satelliten und Astronauten 7. Fazit 8. Quellen

1. Aufbau der Sonne

un gs ne hl zo ra ns St tio Chromosphäre ek nv Ko Korona zo ne Kern Photosphäre

2. Magnetfeld

2. 1. Entstehung • Sonnenrotation + Strömung elektrisch leitfähiger Materie = Magnetfeld • Magnetfeld Lorentzkraft geladene Teilchen bewegen sich spiralförmig um Feldlinien (v. a. Atmosphäre)

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

ERGEBNIS: • Sonnenaktivität steigt in 11 Jahren von Minimum Maximum Minimum • gleicher Zyklus mit umgekehrter Polarität • 22 -Jähriger Magnetfeldzyklus

Exkurs: Sonnenflecken • starke MF hemmen Konvektion weniger Wärmeabgabe • Emissionsmaximum wird zu längeren Wellenlängen verschoben (weniger „Strahlungsintensität“)

3. Die Korona und das Magnetfeld

3. 1. Strukturen • Helmstreifen

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

3. 2. Form der Korona Aktivitätsminimum Aktivitätsmaximum

4. Sonnenwind

• mit Überschallgeschwindigkeit von der Sonne wegströmender Strom geladener Teilchen • Strömt aus Gebieten mit offener MF-Struktur ( z. B. koronale Löcher) • Teilchen aus einem Gebiet verbinden sich zu einer Stromlinie • durch Rotation der Sonne zur Parkerspirale verformt • beeinflusst Interplanetares Magnetfeld u. a. durch die mittransportierten Magnetfelder bis zur Heliopause (bis ca. 150 AU)

5. Magnetische Aktivität

5. 1. Flares • Aufflackernde starke Röntgen- und Gammastrahlung • kanonisches Modell Elektronen werden an der Spitze einer Schleife auf fast Lichtgeschwindigkeit Beschleunigt

5. 2. Protuberanzen • Großräumige MF halten riesige, längliche MF aufrecht und isolieren Materie, die kühler und dichter ist als die Umgebung (Korona) (ruhende Protuberanz) • Störung des stützenden MFs Ausbruch (eruptive Protuberanz)

Eruptive Protuberanz

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. Polarlichter

Magnetfeldlinie Magnetischer Pol Elektronenbahn

6. 2. Geomagnetische Stürme und ihre Folgen • besonders starke Schwankung des Erdmagnetfeldes • Starke Stürme durchschnittlich einmal im Jahr • Anzahl ist abhängig vom Fleckenzyklus der Sonne • bei Ausbrüchen wird der Sonnenwind stark beschleunigt

• die Magnetosphäre wird auf der Tagseite bis zur Hälfte ihrer normalen Größe komprimiert • das Polarlichtoval kann sich bis zum Äquator ausdehnen die dabei fließenden Ströme erwärmen die Atmosphäre und dehnen sie aus Satellitenbahnen werden verändert oder gestört

Folgen der rasanten Magnetfeldänderung: Gestörte MF können Ströme in die Erde leiten Spannung in Fernleitungen kann erhöht werden Transformatoren können schmelzen oder ausfallen

6. 3. Auswirkung auf Satelliten und Astronauten • Flarestrahlung (starke Röntgen und Ultraviolettstrahlung) verändert die Ionisationsschicht Probleme bei der Radiokommunikation • Van-Allen-Strahlungsgürtel mit hochenergetischen geladenen Teilchen dringen in Satelliten ein und zerstören z. B. Mikrochips

• Vielflieger und Flugpersonal bekommen bei Polflügen eine höhere Strahlungsdosis ab • das Krebsrisiko steigt • Astronauten bekommen eine noch größere Strahlungsdosis ab Astronauten sollten daher keine weiteren Kinder mehr wollen, um Genschäden zu vermeiden (Männer zwischen 40 -45 Jahren sind am Strahlungsresistentesten)

7. Fazit • Die Aktivitäten der Sonne können „negative“ und „positive“ Folgen haben • Info: nächstes Aktivitätsmaximum: ca. Frühjahr 2013 Polarlichter können auch in unseren Breitengraden beobachtet werden

Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit!!

8. Quellen 20. 4. 11 • http: //docs. google. com/viewer? a=v&q=cache: Hn 2 p 6 hq 20 Bo. J: www. aip. de/People/MSteinmetz/classes/Wi. Se 03/PPT/Kapitel%2520 IV. p pt+IMF+astrophysik&hl=de&gl=de&pid=bl&srcid=ADGEESi. TSmft. TH 2_t. BZbby 0 VDP 6 B-Dax. YDM 53__tg. WNp. LMVKaav. DYFf. FRQly. Bk. UFp. Nz. Qp 40 Wm. AAb. UFd. XRt. Oua. T 8 Sj. KIHB 5 a 8 rhz. QNWGTGj-kye 1 -tj. OHX 43 ee. VEfwl 4 Ef. QGMo 8 TGNq. K&sig=AHIEtb. RAy. C 2 s. Gq. Qq 2 Fg. KBMWB 80 kixom. Ww • http: //www. stromrechner. com/blog/2010/05/19/gewaltige-sonneneruption-fur-2012 -befurchtet-gefahr-fur-stromnetze-undinfrastruktur/ • http: //www. br-online. de/br-alpha/alpha-centauri-flares-2005 -ID 1207910931449. xml • http: //www. br-online. de/br-alpha/alpha-centauri-sonnenwind-2001 -ID 1208426777436. xml • http: //www. br-online. de/br-alpha/alpha-centauri-sonnenflecken-sonnenstuerme-1999 -ID 1209387813824. xml • http: //www. br-online. de/br-alpha/alpha-centauri-nordlicht-1999 -ID 1209388611214. 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/Desktop. Default. 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/aa 11877 -09/img 27. png sonnenfleck 2 • http: //www. welt. de/multimedia/archive/00313/sonne 6_DW_Wissensch_313786 p. jpg Koronales Loch • http: //future-box. de/blog/? p=811 • http: //www. scienceblogs. de/planeten/15 Coronal_Hole_Magnetic_Field_Lines. png

• • • http: //www. google. de/imgres? imgurl=http: //www. ajoma. de/assets/images/Hohe_Aktivitat. jpg&imgref url=http: //www. ajoma. de/html/sonnenbilder_nasa. html&usg=__qex. Y 0 Prwe- cbe. Cl 0 n_sdle. CRku. I=&h=195&w=195&sz=12&hl=de&start=295&zoom=1&tbnid=fl 3 CX 1 s. Vc. G 6 We. M: &tb nh=128&tbnw=133&ei=h 0 g. HTqe. VHcr. Cswa. Yktya. DA&prev=/search%3 Fq%3 Dsonnenaktivit%25 C 3%25 A 4 t%2 BMagnetfeld%26 um%3 D 1%26 hl%3 Dde%26 biw%3 D 1366%26 bih%3 D 587%26 tbm%3 Disch&chk=sbg &um=1&itbs=1&iact=rc&dur=109&page=15&ndsp=21&ved=1 t: 429, r: 2, s: 295&tx=95&ty=97 http: //www. youtube. com/watch? v=HTPrwg. P 8 o. FY&feature=player_embedded http: //www. astronomy 2009. de/medien-material/bildergalerie/astronomischebilder/sonnensystem/eruptive-protuberanz-auf-der-sonne/image_preview 3. 7. 2011 http: //www. hundezucht-augustin. de/gifs/urlaub_kleeblatter/wetter-sonne 40. 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/press enotizen_2008/pressenotiz_20081127_2_xga. jpg&imgrefurl=http: //www. mps. mpg. de/en/aktuelles/pr essenotizen/pressenotiz_20081127. html&usg=__Do. Ti. If. N 1 l. AEv. Hhgp. Gn. WTmwklp. Is=&h=620&w=1024&s z=282&hl=de&start=0&zoom=1&tbnid=KPN 6 z 4 lvv. Vlt. M: &tbnh=108&tbnw=179&ei=f. Y 0 QTq 7 BG 8 y. Qswby_MT 8 Dg&prev=/search%3 Fq%3 Dmagnetfeld%2 B sonne%26 um%3 D 1%26 hl%3 Dde%26 sa%3 DN%26 rls%3 Dcom. microsoft: de: IESearch. Box%26 rlz%3 D 1 I 7 ACAW%26 biw%3 D 1366%26 bih%3 D 587%26 tbm%3 Disch&um=1&itbs=1&iact=h c&vpx=354&vpy=99&dur=1202&hovh=175&hovw=289&tx=175&ty=109&page=1&ndsp=18&ved=1 t: 42 9, r: 1, s: 0&biw=1366&bih=587 http: //www. ussmirage. de/Startrek/pics/sterne/korona 2. jpg http: //www. astronomy 2009. de/presse/expertenliste/Sonnenwind. SOHO. png/image_mini (SW-Bild) http: //p 4. focus. de/img/gen/O/o/HBOo. S 6 ta_Pxgen_r_1100 x. A. jpg (MF 2) http: //www. neidgruen. de/wp-content/uploads/2010/03/sonne. jpg (sonne 1) http: //upload. wikimedia. org/wikipedia/commons/thumb/f/f 3/Magnetosphere_rendition. jpg/800 px. Magnetosphere_rendition. jpg

30. 08. 2011 • http: //upload. wikimedia. org/wikipedia/commons/thumb/f/f 3/Magnetosphere_rendition. jpg/800 px-Magnetosphere_rendition. jpg (Erdmagnetfeld) • http: //www. chaoszone. de/blog/media/blogs/webnews/polarlichter-7. jpg • http: //www. natur-pur-tour. com/nordlicht. jpg • http: //www. arcor. de/iimages/57/art_440 x 330_XF 2 DZb. Ku. Zon. Ap. VWDhm. Gq 8 m. SCkd. OK. jpg 29. 01. 2012 • • • http: //www. youtube. com/watch? v=8_NUt. Ed. Gfa. I&feature=related http: //www. youtube. com/watch? v=m 9 BMkw-8 WTQ&feature=related http: //www. youtube. com/watch? v=XDHb. OXyiwg 0 http: //www. gestuet-schultenhof. de/uploads/images/tauben/0179 -07 -1089 -W. jpg http: //www. utd. hs-rm. de/flare/Flare/Weltraumwetter/Magnetosphare 2. jpg http: //view. stern. de/de/picture/67161/Himmel-Deutschland-M%FCnchen-Flugzeug-flughafen-Flug-Tower-510 x 510. jpg http: //img. fotocommunity. com/images/Himmel-Universum/opt-Phaenomene-der-Atmosphaere/Polarlicht-Corona-a 24648090. jpg http: //www. igep. tu-bs. de/forschung/weltraumphysik/projekte/themis/Substorms 3_web. jpg http: //www. igep. tu-bs. de/alte_homepage/lehre/fprak/Bilder/mgsphere. jpg

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“, Sd. W 31, NR. 3, 24 (2009) • E. Schmidt, „Überwältigende Polarlichter – Wechselwirkungen zwischen Mensch und Natur“, A+R 79, 37 • Polarlichtforschung mit Freja, Su. W, NR. 5, 436 (1996)

• 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)

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

3. 1. Strukturen • Helmstreifen - über aktiven Gebieten bilden sich bogenförmige Gebilde (Feldlinien, die mit weit entfernt gelegen aktiven Gebieten verbunden sind halten Korona Materie) - zunehmender Abstand MF Linien öffnen sich (MF-Druck < Gasdruck) helmförmige Gebilde

3. 2. Form der Korona • abhängig von der Sonnenfleckenzahl • Fleckenminimum: Flecken hauptsächlich am Äquator global stärker • Fleckenmaximum: auf ganzer Sonnenoberfläche global schwächer