Rätsel um Stabilität von Sonnenflecken gelöst?
Neue leistungsstarke Software liefert bessere Daten, deren Analyse zeigt Gleichgewicht zwischen magnetischen und thermodynamischen Kräften.
Sonnenflecken sind die auffälligste Erscheinung des solaren Magnetfelds. Nach der Erfindung des Fernrohrs im frühen 17. Jahrhundert wurden Sonnenflecken erstmals von dem italienischen Astronomen Galileo Galilei routinemäßig beobachtet. Im 20. Jahrhundert erkannten die Wissenschaftler mit Hilfe der modernen Techniken der Spektroskopie und später der Polarimetrie, dass diese Flecken die Orte starker Magnetfelder sind. Das Magnetfeld im Inneren der Sonnenflecken ist so stark wie das in einem typischen MRT-Gerät in unseren örtlichen Krankenhäusern, aber über eine Fläche verteilt, die größer ist als die der gesamten Erde. Die Anzahl der Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche erreicht alle elf Jahre ein Maximum, wenn der solare Aktivitätszyklus seinen Höhepunkt erzielt.
Instabile magnetische Konfigurationen in der Umgebung der Sonnenflecken können Explosionen verursachen, die als koronale Massenauswürfe und Sonneneruptionen bekannt sind, insbesondere während des Sonnenfleckenmaximums. Diese Explosionen können sich gravierend auf die Satellitenkommunikation auswirken. Die stärksten Explosionen können zu Stromausfällen führen.
Sonnenflecken
Neue Tricks für Sonnenteleskop
Sonnenphysik mit Dual Use
Analyse von historischen Sonnenflecken
Der Sonnensturm vom Februar 1872
Stabile Sonnenflecken können auf der Sonnenoberfläche für Zeiträume von einigen Tagen bis zu mehreren Monaten existieren und sind der Schlüssel zum Verständnis des Sonnenaktivitätszyklus. Obwohl in den frühen 1970er Jahren vermutet wurde, dass der Grund für die lange Lebensdauer der Sonnenflecken darin liegt, dass ein Gleichgewicht zwischen Gasdruck und dem Magnetfeld erreicht wird, konnte dieses Gleichgewicht bisher aufgrund von Störungen im Magnetfeld nur sehr schwer erklärt werden. Bis jetzt.
Im Rahmen einer neuen Studie hat ein internationales Team unter deutscher Leitung in Zusammenarbeit mit Fachkräften aus Schweden, den USA und Spanien diese neue Methode auf Beobachtungen mit dem deutschen Sonnenteleskop GREGOR angewendet. Hierbei gelang es Physikern und Physikerinnen des Instituts für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg, eine ursprünglich am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen entwickelte Technik so zu erweitern und zu verbessern, dass sich der Einfluss der Erdatmosphäre aus den Beobachtungen herausrechnen lässt. Die mit der neuen Methode durchgeführten Magnetfeldmessungen erreichen eine bisher nur mit Satelliten erreichte Qualität, allerdings zu wesentlich geringeren Kosten.
Mit Hilfe eines leistungsstarken numerischen Programms, dessen Entwicklung von Dr. Juan Manuel Borrero vom Institut für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg geleitet und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde, konnte das von der Sonne ausgestrahlte polarisierte Licht analysiert werden. Der Analyse zufolge halten sich die magnetischen Kräfte im Inneren von Sonnenflecken den Druckkräften genau die Waage. Dies erklärt, warum Sonnenflecken so lange auf der Sonnenoberfläche überleben können. In der Zukunft könnte die Methode dafür genutzt werden, zu prognostizieren, wann ein Sonnenfleck instabil wird und es damit wahrscheinlicher wird, dass er die oben erwähnten Explosionen auslöst, die möglicherweise das moderne Leben auf der Erde bedrohen. [KIS / dre]
