Transcript Maria Heinrich

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. 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
- geringe Dichte
guter Leiter)
• Heliosphäre
- Sonnenwind erfüllt All mit Sonnenteilchen
- erstreckt sich ca. 150 AU
Korona
Chromosphäre
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
• 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
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Überarbeiten der Gliederungspunkte 1-5
Ausarbeiten des sechsten Gliederungspunktes
Überarbeiten der Präsentation
Anfertigen des schriftlichen Teils der Arbeit
Quellenangaben vervollständigen/verbessern
8. Quellen
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20.4.11
http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:Hn2p6hq20BoJ:www.aip.de/People/MSteinmetz/classes/WiSe03/PPT/Kapitel%2520IV.pp
t+IMF+astrophysik&hl=de&gl=de&pid=bl&srcid=ADGEESiTSmftTH2_tBZbby0VDP6B-DaxYDM53__tgWNpLMVKaavDYFfFRQlyBkUFpNzQp40WmAAbUFdXRtOuaT8SjKIHB5a8rhzQNWGTGj-kye1-tjOHX43eeVEfwl4EfQGMo8TGNqK&sig=AHIEtbRAyC2sGqQq2FgKBMWB80kixomWw
http://www.stromrechner.com/blog/2010/05/19/gewaltige-sonneneruption-fur-2012-befurchtet-gefahr-fur-stromnetze-undinfrastruktur/
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
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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
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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
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sonnenaktivität
http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.ajoma.de/assets/images/Hohe_Aktivitat.jpg&imgref
url=http://www.ajoma.de/html/sonnenbilder_nasa.html&usg=__qexY0PrwecbeCl0n_sdleCRkuI=&h=195&w=195&sz=12&hl=de&start=295&zoom=1&tbnid=fl3CX1sVcG6WeM:&tb
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http://www.youtube.com/watch?v=HTPrwgP8oFY&feature=player_embedded
http://www.astronomy2009.de/medien-material/bildergalerie/astronomischebilder/sonnensystem/eruptive-protuberanz-auf-der-sonne/image_preview
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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
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9,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)