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Prof. Dr. Bernd Heber Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Kosmische Strahlung, Wolken und ein kalter Winter: Interstellar- terrestrische Beziehungen.

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1 Prof. Dr. Bernd Heber Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Kosmische Strahlung, Wolken und ein kalter Winter: Interstellar- terrestrische Beziehungen

2 Vortragsübersicht Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät 1.Die kosmische Strahlung 2.Sonne 3.Das lokale interstellare Medium 4.Die Heliosphäre 5.Die Milchstraße 6.Die Reise der Sonne durch die Milchstraße 7.Fazit

3 Entdeckung der kosmischen Strahlung Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät 1912: Viktor Hess unternimmt Ballonflug zur Untersuchung der Radioaktivität Er entdeckt die Höhenstrahlung 1936: Nobelpreis

4 Nachweismethoden Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Nebelkammeraufnahme einer Positrons

5 Messungen Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

6 Radio- und Röntgenstrahlung Fingerabdrücke der kosmischen Strahlung Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

7 … oder in Situ mit Technik aus Kiel und aller Welt (Vortrag von Herrn Müller-Mellin) Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

8 Messungen Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

9 Die Modulation der kosmischen Strahlung Warum variiert die Intensität der kosmischen Strahlung? Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Kosmische Strahlung (Protonen) Kosmische Strahlung (Helium und Elektronen) Sonnenfleckenzahl

10 Das kleine Reich der Sonne Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Die Sonne

11 Größenverhältnisse in Zahlen Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Protonendurchmesser 1.* m Sonnendurchmesser: 1.4 Millionen km Abstand Erde – Sonne: 150 Millionen km, 100 Sonnendurchmesser Durchmesser der Heliosphäre: 600 AE (Astronomische Einheiten) Milchstrassendurchmesser: Lichtjahre (10 Millionen Heliosphärendurchmesser Anders ausgedrückt: Wenn der Hörsaal den Milchstraßendurchmesser hätte, wäre die Ausdehnung der Heliosphäre wenige Mikrometer

12 Die Sonne: Historie Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Aristoteles von Stageira ~ v. Chr. Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig

13 Die Sonne: Historie Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig Die Sonne hat Flecken und rotiert Christoph Schreiner

14 Die Sonne: Historie Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig Die Sonne hat Flecken und rotiert Entdeckung der Sonnenaktivitätsperiode Heinrich Schwabe

15 Die Sonne: Historie Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig Die Sonne hat Flecken und rotiert Entdeckung der Sonnenaktivitätsperiode Die Atmosphäre der Sonne dehnt sich aus Eugene Parker Geb. 1927

16 Der Sonnenwind Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Sonnenwind bei 1AU chem. Zusammensetzung H: 92.1% He: 7.8% Dichte np ~ 5 cm3 Geschwindigkeit u ~ km/s Temperatur T ~ K

17 Die Sonnenaktivität über die letzten Jahrzehnte Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Aufnahmen des Röntgensateliten Yohkoh Sonnenfleckenzahl Aufnahmen der Weißlichtkorona Photosphäre Chromosphäre Korona

18 Endlich die kalten Winter … Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät 1.Sonnenflecken machen die Sonne dunkler! 2.Somit nimmt die Heizleistung mit den Sonnenflecken ab!

19 Sonnenaktivität über die letzten Jahrhunderte Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Sonnenfleckenzahl über die letzten 400 Jahre Rekonstruierte Sonnenfleckenzahl über die letzten 2000 Jahre Grand Minima und Maxima Photosphäre Chromosphäre Korona Nach Eduard Walter Maunder

20 Aber es war kalt während des Maunder Minimums. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Van Neer (1603 – 1677) Gemäldegalerie Berlin zeitgenösische Gemälde von Winter- landschaften

21 Fackeln gleichen die Abdunklung mehr als aus! Schaut man genau hin, dann … Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Solarkonstante.

22 Sonnenaktivität und das Erdklima Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Sonnenstrahlung und der Temperatur auf der Erde?

23 Welche Rolle könnte die kosmische Strahlung haben? Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Nebelkammeraufnahme Svensmark Schiffsspuren

24 Die galaktische kosmische Strahlung Heliosphäre Schutz vor Kosmischer Strahlung Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Magnetfeldkonfiguration Kosmische Strahlung (Protonen) Kosmische Strahlung (Helium und Elektronen) Sonnenfleckenzahl

25 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Die Heliosphäre und das Erdklima Gibt es einen Zusammenhang zwischen kosmischer Strahlung und der Temperatur auf der Erde?

26 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Die Milchstraße oder gibt es noch andere Indizien? Die Milchstraße von der Raumsonde COBE aus gesehen Infrarotaufnahme von der Erde

27 Das lokale interstellare Medium Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Interstellares Medium chem. Zusammensetzung: H: ~ 90% He: ~ 10% Dichte Neutraler Wasserstoff ~ 0.1 cm3 np = ne ~ 0.1 cm3 Geschwindigkeit u = 25 km/s Temperatur T ~7000 K

28 Die Heliosphäre (im Waschbecken) … Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Termination Schock ~ 90 AU Heliopause ~ 180 AU Bugstoßwelle: 350 AU... ist die vom Sonnenwind dominierte Region... verhindert den direkten Kontakt der Erde mit dem LISM

29 Die Heliosphäre (Modellrechnungen) Ergebnisse gasdynamischer Modelle (Ruhr-Universiität Bochum) Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

30 Die Heliosphäre (Modellrechnungen) Ergebnisse gasdynamischer Modelle (Ruhr-Universiität Bochum) Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

31 Astrosphären (Hubbleaufnahmen) Astrosphären sind keine Ausnahmen sondern eher die Regel Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

32 Die Milchstraße real und hypothetisch Die Milchstraße von der Raumsonde COBE aus gesehen Infrarotaufnahme von der Erde Von einem extragalaktischen Beobachtungspunkt (hypothetisch)

33 Die Reise der Sonne durch die Milchstraße Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

34 Ereignisse während der Sonnenreise Zufällige Ereignisse: Sternkollisionen (sehr unwahrscheinlich) Supernova-Explosionen Gammastrahlen-Ausbrüche Periodische Ereignisse: Durchquerungen interstellarer Wolken Durchquerungen von Spiralarmen Durchquerungen der galaktischen Scheibe

35 Die Position der Sonne Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

36 Durchquerungen galaktischer Spiralarme Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Spiralarmdurchquerung ca. alle 120–150 Mill. Jahre ! 5-10fache kosmische Strahlungsintensität ! verstärkte Wolkenbildung: Temperaturänderung ! Klimaänderung (Abkühlung)

37 Fazit Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Es gibt starke Hinweise auf interstellare Einflüsse auf die Erde und ihre Umgebung. Es ist wahrscheinlich, dass die Entwicklung des Lebens auf der Erde durch die Milchstraße beeinflusst wurde und wird. Es gibt starke Hinweise, dass die kosmische Strahlung eine wichtige Rolle dabei spielt. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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