Das „Wetter“ auf unserer Sonne und die Auswirkungen auf die Erde Zwischenpräsentation am 04.07.2011 Maria Heinrich Q11

Gliederung

1. Aufbau der Sonne 1. 1. Sonneninnere 1. 2 1. Aufbau der Sonne 1.1. Sonneninnere 1.2. Sonnenoberfläche und Atmosphäre 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. Störung des Funkverkehrs/ Navigation 6.3. Störung der Stromversorgung 7. Geplantes 8. 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 Chromosphäre Konvektionszone Strahlungszone 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) 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 Aufflackernde starke Röntgen- und Gammastrahlung kanonisches Modell Elektronen werden an der Spitze einer Schleife auf fast Lichtgeschwindigkeit Beschleunigt Elektronen müssen MF in Spiralen umlaufen Synchrotronstrahlung

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

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 6.2. Störung des Funkverkehrs 6.2. 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)