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Den Sonnenzyklus besser verstehen
07. März 2006. Wissenschaftler wagen eine Vorhersage für den nächsten Sonnenzyklus. Er soll 30 bis 50 % stärker sein als der vergangene Zyklus und zudem ein Jahr verspätet. Eine genaue Vorhersage des Sonnenzyklus kann bei der Vorbereitung auf dessen Auswirkungen helfen.


Die Sonne, aufgenommen von SOHO am 10. Februar 2006 Vergrößerung (Quelle: NASA/SOHO).

Sonnenstürme können Satelliten im Orbit und elektronische Geräte auf der Erde beschädigen, Radioverbindungen stören, Stromleitungen beschädigen sowie ungeschützte Astronauten gefährden.

Der Durchbruch bei der Sonnenwettervorhersage gelang Mausumi Dikpati und Kollegen vom National Center for Atmospheric Research in Colorado. Sie kombinierte dazu eine Computersimulation und Beobachtungen der NASA Sonde SOHO (Solar Heliospheric Observatory).

Die Sonne durchläuft einen etwa elf Jahre dauernden Zyklus zwischen stürmischer Aktivität und weitgehender Ruhe. Sonnenstürme beginnen mit verwickelten Magnetfeldern die aus elektrisch geladenem Gas (Plasma) entstehen. Wie ein überdehntes Gummiband können die Magnetfelder zerreißen und riesige Energiemengen freisetzen und Flares oder koronare Massenauswürfe (CME, coronal mass ejection) erzeugen. Diese Sonnenaktivität erfolgt häufig in der Nähe von Sonnenflecken, die dunkleren, von Magnetfeldkonzentrationen verursachten Regionen auf der Sonne.

Das Verständnis der Plasmaflüsse im inneren der Sonne sind entscheidend für die Vorhersage der Sonnenaktivität. Plasmaströme können Magnetfelder bewegen, konzentrieren oder auch auflösen. „Grob verstanden wir diese Ströme, aber die Details waren uns nicht klar, weshalb wir keine Vorhersagen aus ihnen ableiten konnten,“ sagte Dikpati.

Die neue Technik der „Helioseismologie“ verriet den Forschern die Details und erlaubte einen Blick in das innere der Sonne. Die Helioseismologie erforscht die Schallwellen innerhalb der Sonne um ein Bild des Innenlebens der Sonne zu erhalten, ähnlich einer Ultraschalluntersuchung, mit ein ungeborenes Kind gesehen werden kann.

Zwei große Plasmaströme regeln den Sonnenzyklus. Der erste funktioniert wie ein Fließband. Tief unter der Oberfläche befördert er Plasma von den Polen zum Äquator. Am Äquator steigt das Plasma nach oben und fließt zurück zu den Polen, wo der Kreislauf erneut beginnt. Der zweite Strom funktioniert wie ein taffy pull???. Am Äquator dreht sich die Oberfläche der Sonne schneller als in der Nähe der Pole. Das Magnetfeld der Sonne verläuft von Pol zu Pol und überspannt dabei den Äquator. Durch die unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten wird das Magnetfeld um den Äquator gewickelt. Das so konzentrierte Magnetfeld entlädt regelmäßig erhöhter Sonnenaktivität.

„Genaue Messungen der Geschwindigkeit des „Fließbandstroms“ durch den Michelson Doppler Imageran Bord von SOHO brachten den Durchbruch,“ sagte Dikpati. „Wir wissen jetzt, dass zwei Zyklen notwendig sind um die Hälfte des Stroms mit Magnetfeldern zu füllen und zwei weitere, um auch die zweite Hälfte zu füllen. Der nächste Sonnenzyklus hängt also vom Gegebenheiten ab, die 40 Jahre zuvor auf der Sonne existierten – die Sonne hat also ein magnetisches Gedächtnis.“

Die Daten für die Studie lieferte neben SOHO auch historische Aufzeichnungen der letzten 80 Jahre. Eine Computeranalyse der acht Jahre umfassenden SOHO Daten passte zu den tatsächlichen Beobachtungen der letzten 80 Jahre. Daraufhin wurde die Ergebnisse in die Zukunft projiziert um den nächsten Zyklus vorherzusagen. Derzeit befinden sich die Sonne in ihrer wenig aktiven Phase.

Laut Vorhersage des Forscherteams wird der nächste Zyklus Ende 2007 oder Anfang 2008 mit dem Anstieg der Sonnenaktivität beginnen. Wahrscheinlich sind 30 bis 50 Prozent mehr Sonnenflecken, Flares und CMEs. Der Beginn des Zyklus wird etwa ein Jahr später angesetzt als durch herkömmliche Modelle, die sich auf Statistiken wie der Stärke des globalen solaren Magnetfeldes und die Anzahl der Sonnenflecken beziehen.

Im August 2008 soll das Solar Dynamics Observatory starten, wodurch genauere Messungen der Plasmaströme der Sonne ermöglicht werden.
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Quelle: JPL zur Startseite...



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