Eigentlich gab es im Januar bereits das erste Zeichen dafür, dass ein neuer 11jähriger Sonnenfleckenzyklus beginnt. Der Zyklus Nummer 24.(1)

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Bild: SOHO.

Bei diesem Flecken ist der magnetische Norden und Süden eingezeichnet. Die Orientierung ist genau anders herum, als im Zyklus davor. Das Magnetfeld der Sonne ist also umgeklappt. Die Magnetfeldlinien verlaufen jetzt genau anders herum als vorher im Sonnenzyklus 23.

Keine Sorge, das ist nicht schlimm. Das macht die Sonne alle 11 Jahre und ist völlig normal. (2) Na ja, sofern man beim Magnetfeld der Sonne von normal reden kann. Hier habe ich bereits schon mal angedeutet, dass die Form des solaren Magnetfeldes sich deutlich von dem des Erdmagnetfeldes unterscheidet. Insbesondere die Ballerina-Struktur, in die Magnetfeldlinien aus der nördlichen und südlichen Sonnenhemisphäre zusammenlaufen, ist höchst faszinierend.

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Allerdings war eines bei diesem Übergang vom Sonnenfleckenzyklus 23 zum Sonnenfleckenzyklus 24 verwunderlich.

Ab da sollte die Sonnenaktivität allmählich wieder ansteigen, nachdem sie in den letzten Jahren sehr niedrig war. Tatsächlich aber verhielt sich die Sonne ziemlich ruhig. Sogar extrem ruhig. Seit 50 Jahren war nicht mehr so wenig los auf der Sonne. Das verkündeten erst vor einigen Tagen die Wissenschaftler der sterbenden Sonde Ulysses in dieser Pressemitteilung. (3) Der gemessene Sonnenwinddruck und die Magnetfeldstärke der Sonne war der niedrigste Wert, der seit Beginn der Raumfahrt jemals gemessen wurde.

Das ist nicht nur von akademischen Interesse, sondern hat handfeste praktische Konsequenzen. Wir leben schließlich im Satellitenzeitalter und deren elektrische Systeme und Festplatten reagieren ziemlich empfindlich auf geladene Teilchen – insbesondere wenn diese mit großer Energie reinknallen. Dummerweise schwirren in unserem Sonnensystem ziemlich viele geladene Teilchen rum. Die Sonne ist eine Hauptquelle dieser geladenen Teilchen, in Form von Sonnenwind. Bestehend aus Elektronen, Protonen und in geringe Mengen auch Ionen.

Man sollte also meinen, dass es für die Erdsatelliten eigentlich gut wäre, wenn die Sonne sich eher ruhig verhält. Je weniger Sonnenflecken, desto weniger Sonnenwind.

Aber – es gibt immer ein aber, nicht wahr? – aus dem Weltall dringen ebenfalls geladene Teilchen ein. Diese können sogar wesentlich höhere Energien haben als die Sonnenwindteilchen. Die Sonne ist ein ziemlich langweiliger ruhiger Stern. Da draußen allerdings im Weltall geht es teilweise alles andere als ruhig zu. Da schleudern Supernovae Teilchen aus und beschleunigen sie weitaus stärker, als es die Sonne jemals hinkriegen würde.

Glücklicherweise hüllt das Magnetfeld uns ein wie eine schützende Blase.

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Bild: ESA.

Die Größe und Stärke der Blase wird durch die Stärke des Sonnenwindes bestimmt, der diese richtiggehend aufpumpt. Der Sonnenwind reicht ungestört nur bis zur so genannten Termination Shock-Zone, wo dieser auf die von außen eindringende Kosmische Strahlung trifft.

Die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 sind in diese Zone eingedrungen. Hier ist eine schöne NASA-Animation zu diesem Thema.

Die Heliosphäre hält den Großteil der Kosmischen Strahlung ab, ist aber keine perfekte Barriere. Irgendetwas kommt immer durch. Und wenn der Sonnenwind schwach ist – wie derzeit -, dann ist auch diese Hülle kleiner und auch durchlässiger Ganz schlecht für Satelliten.

Irgendwie doof. Wenn der Sonnenwind schwach ist, dann droht Gefahr von Kosmischer Strahlung von außen. Wenn der Sonnenwind stark ist, wird er selbst zur Gefahr. Derzeit ist es noch unkritisch, aber in den Jahren 2011/2012 könnte es wieder interessant werden. Starke Sonnenaktvitäten können nämlich nicht nur Satelliten schaden.

Der Sonnenwind kann regelrecht stürmisch werden und diese Stürme kneten das Erdmagnetfeld zusammen. Fluktuierende Magnetfelder haben aber die unangenehme Eigenschaft, Strom zu erzeugen (Das Zauberwort heißt Induktion) und zwar überall dort, wo es leitende Materialien gibt. Oftmals leider auch da, wo sie gar nicht gewünscht sind.

Diese geomagnetischen induzierten Ströme können Stromausfälle auslösen (wie 1989 in Kanada), zur erhöhter Korrosion von Erdgas- und Erdölpipelines beitragen. (Animation von induzieren Strömen in einer finnischen Erdgaspipeline.)

Das ist noch nicht alles. Bei starken geomagnetischen Aktivitäten knallen viel mehr geladene Teilchen auf die Erdatmosphäre. Das bringt einerseits großartige Polarlichter mit sich, andererseits aber entsteht bei diesen Teilchenkollisionen auch sehr viel Höhenstrahlung und auf diese Strahlung muss bei der Luftfahrt geachtet werden. Insbesondere bei Interkontinentalflügen über die Pole wie z.B. bei Flügen von New York nach Tokio. Nicht umsonst werden Flüge strahlungstechnisch überwacht. Sonnenwindstürmen können im Extremfall so stark sein, dass bestimmte Flüge ganz gestrichen werden müssen.(4)

Man sieht: Weltraum-Wettervorhersage ist wichtig. Diese betreibt unter anderem das SDIC (Solar Influences Data Analysis Center) an der Königlichen Sternwarte in Belgien.
—–
(1) Der Zyklus, der als Nullter bezeichnet wird, begann im Jahre 1749.
(2) Dieser 11-Jahres Zyklus wird nach dem Apotheker und Hobbyastronomen Samuel Heinrich Schwabe aus Dessau Schwabe-Zyklus genannt. Er war es nämlich, der nach 17 Jahren durchgehender Sonnenbeobachtungen, beweisen konnte, dass die Sonnenfleckenanzahl zyklisch ab und zunimmt.
(3) Ulysses, eine Gemeinschaftssonde der NASA und der ESA, leistete fast 18 Jahre lang ihren Dienst und tat etwas, was vorher noch nie ein menschengemachtes Objekt getan hat. Es verließ die Planetenebene und flog sogar über die beiden Pole der Sonne, wobei sie enthüllte, was für eine seltsame Form das Sonnenmagnetfeld hat.
(4) Komischerweise schreit bei Urlaubsflügen in die USA und in die Philippinen keiner Zeter und Mordio, weil er hochenergetischer Strahlung ausgesetzt ist, und davon Krebs bekommen könnte.

Kommentare (10)

  1. #1 Georg Hoffmann
    September 26, 2008

    Sehr schoener Artikel Ludmilla.
    Ich haette gerne noch was zu Forbush events (wenn ich mir mal was wuenschen darf).
    Grusz Georg

  2. #2 aebby
    September 26, 2008

    danke für den Beitrag, er erinnert mich daran, dass ich mein Teleskop endlich wieder in Betrieb nehmen muss 😉

  3. #3 whamburg
    September 27, 2008

    Moin Ludmilla,

    ich warte schon wieder sehnsüchtig auf mehr Aktivität. Meine Kameras(vor allem die neue) sollen mal wieder Polarlicht sehen. Das letzte hab ich in Deutschland am 31.8.2005 gesehen. Sei dem war für mich Sendepause. Das für mich schönste hab ich zum Himmelfahrtstag 2003(29.5.) gefilmt: http://wha.mburg.org/wh/aurora20030529/pl20030529.avi (Vorsicht 24.4MByte, Xvid, ca.3,5h in 4:18min). Bissel zu bonbonfarbig, war das erste PL mit dieser Kamera, da hatte ich noch nicht den richtigen Weißabgleich.
    Zu der Ballerinastruktur habe ich eine Frage, können das auch mehr als 2 “Falten” sein?

    Grüße aus Caracas(leider nur für eine Woche zum Arbeiten)

  4. #4 Ronny
    September 29, 2008

    Gut erklärt wie immer :) Ich bin nur bei der Sonnenbeobachung etwas vorsichtig, da ich in jungen Jahren (Jugend forscht) mal mit einem 8Zöller und Filter direkt in die Sonne gesehen habe und der Filter sprang. Ich sah 3 Monate einen hellen Streifen im Auge :)

    Polarlichter würde ich mir auch gerne mal ansehen. Wann ist da die beste Zeit und der beste Ort (abgesehen von der Arktis).

    Hmm, an der Heliopause müsste es dann ja nur so wimmeln von Higgs Teilchen (und schw…. aus, sorry :).

  5. #5 Ludmila
    September 29, 2008

    @Georg: Forbush events? Oh. Da muss ich mich einlesen. Das sagt mir so ad hoc gar nichts. Mal sehen, ob und wann ich das schaffe.

    @whamburg: Cooles Video.
    Zu der Ballerinastruktur habe ich eine Frage, können das auch mehr als 2 “Falten” sein?

    So weit ich weiß: ja. Die Ballerinastruktur nennt sich übrigens auch Parkerspirale.

    Das bahnbrechende Paper dazu aus dem Jahr 1958 ist auch online einzusehen und frei ( http://cdsads.u-strasbg.fr/cgi-bin/nph-bib_query?1958ApJ…128..664P ) und da sind in einem Bild vier Falten eingemalt.

    @Ronny: Au, au, au. Ja, diese Filter können springen, wenn man nicht aufpasst. Ich verwende deswegen Folie, die ich vorne um das Rohr spannen kann. Das ist relativ idiotensicher.

    Polarlichter würde ich mir auch gerne mal ansehen. Wann ist da die beste Zeit und der beste Ort (abgesehen von der Arktis).

    Na, der beste Ort sind die skandinavischen Länder, Alaska, nördliches Kanada und da die Herbst und Wintermonate. Im Sommer sieht man wegen der Mitternachtssonne jetzt nicht ganz so viel.

    Hmm, an der Heliopause müsste es dann ja nur so wimmeln von Higgs Teilchen

    Häh? Versteh ich jetzt nicht. Wenn es das Higgsteilchen gibt, dann macht das sozusagen die Materie schwer – auch Dich und mich. Es wimmelt also überall rum.

  6. #6 Ronny
    September 30, 2008

    @Ludmilla,

    Erstmal eine technische Frage, wie macht ihr die Schrägschrift ?

    Zweitens eine philosophische Frage. Wenn es um uns herum nur so von Higgs Teilchen wimmelt, warum brauchen wir dann einen LHC um sie zu finden ?
    Oder vielleicht sollte ich (meinen leicht ironisch gemeinten) Kommentar so umformulieren, dass es an der Heliopause aufgrund der vielen Teilchenkollisionen sehr viele beobachtbare Streuungen gibt die auf Higgs Teilchen schließen lassen :)

    Nordlichter: also Nordkap, Winter (brrrrr), 2012. Klingt hart :) aber danke.

  7. #7 Ludmila
    September 30, 2008

    @Ronny: Dafür benutze ich die em-Tags. Also em in eckigen Klammern.

    warum brauchen wir dann einen LHC um die Higgs-Teilchen zu finden ?
    Weil Du ein Monstermikroskop brauchst, um diese Viecher überhaupt “sichtbar” zu machen. Letztendlich ist das LHC nichts anderes. Ich weiß, dass dieser Punkt irgendwie dem “gesunden Menschenverstand” widerspricht, aber es ist so. Je weiter Du in das Innere der Materie eindringen willst, je kleiner Dein Beobachtungsobjekt, umso größer ist der Aufwand, den man betreiben muss.

    dass es an der Heliopause aufgrund der vielen Teilchenkollisionen sehr viele beobachtbare Streuungen gibt die auf Higgs Teilchen schließen lassen :)

    So weit brauchst du gar nicht zu gehen. Es knallen genügend Teilchen gegen unsere eigene Atmosphäre. Das nützt Dir alles aber nichts, wenn Du die Detektoren zur Auswertung nicht vor Ort hast. Schau Dir mal den ATLAS-Detektor am CERN an! Das ist ein mehrstöckiges Haus. Das musst Du erst mal zum Fliegen kriegen und am Fliegen halten. Ganz abgesehen davon, dass Du dann die Teilchen “überreden” musst, bitte in das Rohr reinzufliegen und der Mitte des Detektors zu kollidieren, wo man auch was sieht. Das ist einfach nicht praktikabel. Ganz abgesehen davon, dass alles mögliche an Zeugs kollidiert und es ist schon eine Detektivaufgabe herauszufinden, was da alles rauskommt. Zusätzlich müsste man auch rausfinden, was da eigentlich kollidiert ist und mit welcher Energie.

    Es ist daher wesentlich einfach das Ganze kontrolliert am Boden nachzumachen. So weißt Du ganz genau, was Du da reingeschickt hast, welche Energie diese Teilchen hatten und Du kannst relativ einfach dafür sorgen, dass die Viecher da kollidieren, wo man auch was sieht. In der Mitte des Detektors.

    Und selbst dann musst Du aussortieren, was da alles eigentlich rauskommt und die interessanten Ereignisse von den bereits bekannten sortieren. Ich sag Dir, das ist wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen und funktioniert nur, wenn man ungefähr weiß, was man eigentlich sucht.

    Deswegen funktioniert die experimentelle Teilchenphysik schon lange, lange nicht ohne die theoretische. Letztere sagen nämlich, den Experimentatoren, wonach sie Ausschau halten sollen und bieten ein breites Spektrum an möglichen Ereignissen an, die sich teilweise gegenseitig ausschließen. Und das ist auch gut so. Wenn jeder das gleiche sagen würden, dann würde man Gefahr laufen, etwas Wichtiges zu übersehen.

  8. #8 Ronny
    September 30, 2008

    Tja, ich muss mir wirklich mal noch zusätzliche grundlegende Bücher reinziehen. John Grffins Katzen, Feynmann und einige Bücher über Quantenchromodynamik reichen scheinbar nicht :(
    Ich habe das Grundprinzip nicht verinnerlicht. Warum muss ich Protonen kollidieren lassen um andere Teilchen zu bekommen, die sonst nirgens vorkommen, aber scheinbar gute Erklärungen für Theorien liefern. Versuch mir das bitte nicht hier zu erklären (du hast sicher ein paar Jahre gebraucht um das zu verstehen :)
    Am Beispiel Elektron, Myon, Tauon sehe ich nur ein und das selbe etwas mit verschiedenen Energien, warum haben die andere Namen ?
    Sorry für die off topic Philosophie !

  9. #9 florian
    Oktober 2, 2008

    Gerade gefunden: man muss anscheinend die Eigenschwingungen der Protonen berücksichtigen und dann kann man mit Global Scaling genau erklären warum die Sonne so lange ruhig war – Im Gegensatz zu uns dummen Wissenschaftlern die wir natürlich wieder mal völlig ratlos sind…

  10. #10 Ludmila
    Oktober 2, 2008

    @florian: Ja unsere doofen Wissenschaftler, die das mit der 11-Jahre-Periode überhaupt rausgefunden haben. Und dann geben die mal zu, dass sie etwas nicht wissen. Wie böse aber auch. Wissenschaftler, die zugeben, dass sie mal etwas nichts wissen! *Gähn*

    Warum können sich diese Wissenschafts-Gegner sich nicht mal drauf einigen, ob Wissenschaftler Dogmatiker sind, die immer behaupten für alles eine Erklärung zu haben oder ob Wissenschaftler ratlos sind und nichts wissen?

    Ach ja, ich vergaß. Sachliche Argumente und Rationalität sind unerwünscht und kritische Selbstreflexion erst recht.