2. Teil: In den Fängen der Sonne


Sonnenflecken und der Aktivitätszyklus

Zu den auffälligsten Merkmalen der Sonnenscheibe gehören die Sonnenflecken. Berichte darüber gehen ins Altertum zurück, doch ihre eigentliche Entdeckung wird oft in die Zeit des Fernrohrs um 1610 gelegt. Sonnenflecken sind magnetische Gebiete, in denen starke elektrische Ströme aus dem Inneren der Sonne an die Oberfläche treten. Die magnetischen Kraftlinien gehen fast radial aus einem Fleck heraus und führen in großen Bögen durch die Chromosphäre zu einem anderen Fleck, der entgegengesetzt magnetisiert ist. Sie leben meist 1-2 Wochen, einige sehr große Gruppen können auch mehrere Monate sichtbar bleiben. Bipolare Gruppe
Sonnenfleckenzyklus In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde ihre Enstehung, ihre Entwicklung und die Aktivitätsperiode erforscht, z.B.:
  • Heinrich Schwabe: 11jähriger Zyklus
  • Rudolf Wolf: Sonnenfleckenrelativzahl
  • Richard Carrington: Breitenwanderung
    Die Sonnenflecken kommen dadurch zustande, daß die Sonne differentiell rotiert (unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit an den Polen und am Äquator); Magnetfeldlinien winden sich auf und werden durch den Auftrieb an die Oberfläche gedrückt. Dadurch kühlt sich das Material ab und erscheint dunkel gegen die Photosphäre.

  • Dynamische Erscheinungen

    Magnetfelder nehmen an der sichtbaren Oberfläche sehr komplexe Formen an. Sie winden sich in "loops" und halten auch heißes, gasförmiges Material in Form von Protuberanzen in der Schwebe. Kommen sich entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder zu nahe, vernichten sie sich explosionsartig. In solchen instabilen Magnetfeldern werden Protonen und Elektronen beschleunigt und fallen entlang der Feldlinien teilweise auf die Sonne wieder zurück. Dabei entstehen Flares und Radio-bursts. Zum anderen Teil wird die Materie mit hoher Geschwindigkeit weggeschleudert und wird als Coronaler Massenauswurf sichtbar. Protubranz

    Sonnenwind und Magnetfelder

    Die Korona ist die Quelle des Sonnenwindes, der den gesamten interplanetaren Raum durchströmt. Er ist ein Plasma, in dem die Protonen, einige schwerere Atomkerne und entsprechend viele Elektronen radial von der Sonne wegströmen.
    Diese elektrisch geladenen Teilchen tragen die Magnetfelder der Sonne in die Randbereiche des Sonnensystems (Heliosphäre) mit; die Magnetfeldlinien werden dabei wie Gummibänder gedehnt, bleiben aber stets mit der Sonne verbunden. Die Rotation der Sonne gibt den Feldlinien eine Spiralform mit, vergleichbar dem "Rasensprenger-Effekt". Die ekliptische Ebene wird in vier Sektoren mit abwechselnder Polarität unterteilt, die mit der Sonne korotieren. In größeren Entfernungen von der Sonne (etwa ab der Saturnbahn) geht die Spirale in konzentrische Kreise über.
    Eine heliosphärische Stromschicht trennt die Magnetfelder der nördlichen und südlichen Hemisphäre. Sie ist ebenfalls dem Aktivitätszyklus unterworfen und paßt ihr Aussehen dem jeweiligen Zustand an.

    Magnetischer Schild der Erde

    Das solare Magnetfeld tritt mit dem planetaren Magnetfeld in Wechselwirkung und komprimiert dessen Magnetosphäre auf der Tagseite, während die Nachtseite zu einem Schweif verformt wird. Die geladenen Teilchen des Sonnenwindes sickern auf der sonnenabgewandten Seite in den eigentlichen Wirkungsbereich des Erdmagnetfeldes ein und geraten in den offenen Trichter der magnetischen Pole. Dort dringen sie tiefer in die Atmosphäre vor und kollidieren mit den Luftmolekülen, wodurch sie unterschiedliche Formen von Polarlichterscheinungen erzeugen.

    Die Magnetosphären anderer Planeten sind je nach Stärke der wechselwirkenden Magnetfelder und der Lage des Dipols im Planeteninneren unterschiedlich aufgebaut.