Prof. Dr. Bernd Heber

Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Kosmische Strahlung, Wolken und ein kalter Winter: Interstellar-terrestrische Beziehungen

Vortragsübersicht

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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

Entdeckung der kosmischen Strahlung

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1912: Viktor Hess unternimmt Ballonflug zur Untersuchung der Radioaktivität

Er entdeckt die Höhenstrahlung

1936: Nobelpreis

Nachweismethoden

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Nebelkammeraufnahme einer Positrons

Messungen

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Radio- und Röntgenstrahlung Fingerabdrücke der kosmischen Strahlung

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

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Messungen

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Die Modulation der kosmischen Strahlung

Warum variiert die Intensität

der kosmischen Strahlung?

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Kosmische Strahlung (Protonen)

Kosmische Strahlung (Helium und Elektronen)

Sonnenfleckenzahl

Das kleine Reich der Sonne

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Die Sonne

Größenverhältnisse in Zahlen

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•Protonendurchmesser 1.*10-15 m•Sonnendurchmesser: 1.4 Millionen km•Abstand Erde – Sonne: 150 Millionen km, 100 Sonnendurchmesser•Durchmesser der Heliosphäre: 600 AE (Astronomische Einheiten)•Milchstrassendurchmesser: 100.000 Lichtjahre (10 Millionen HeliosphärendurchmesserAnders ausgedrückt: Wenn der Hörsaal den Milchstraßendurchmesser hätte, wäre die Ausdehnung der Heliosphäre wenige Mikrometer

Die Sonne: Historie

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Aristoteles von Stageira~384-322 v. Chr.

Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig

Die Sonne: Historie

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Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig

Die Sonne hat Flecken und rotiert

Christoph Schreiner 1573 - 1650

Die Sonne: Historie

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Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig

Die Sonne hat Flecken und rotiert

Entdeckung der Sonnenaktivitätsperiode Heinrich

Schwabe 1789 - 1875

Die Sonne: Historie

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Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig

Die Sonne hat Flecken und rotiert

Entdeckung der Sonnenaktivitätsperiode

Die Atmosphäre der Sonne dehnt sich aus

Eugene ParkerGeb. 1927

Der Sonnenwind

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Sonnenwind bei 1AUchem. ZusammensetzungH: 92.1%He: 7.8%

Dichtenp ~ 5 cm−3

Geschwindigkeitu ~ 400...800 km/s

TemperaturT ~ 100 000 K

Die Sonnenaktivität über die letzten Jahrzehnte

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•Aufnahmen des Röntgensateliten Yohkoh

•Sonnenfleckenzahl

•Aufnahmen der Weißlichtkorona

Photosphäre

Chromosphäre

Korona

Endlich die kalten Winter …

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1. Sonnenflecken machen die Sonne dunkler!

2. Somit nimmt die Heizleistung mit den Sonnenflecken ab!

Sonnenaktivität über die letzten Jahrhunderte

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•Sonnenfleckenzahl über die letzten 400 Jahre

•Rekonstruierte Sonnenfleckenzahl über die letzten 2000 Jahre

•Grand Minima und Maxima

Photosphäre

Chromosphäre

Korona

Nach Eduard Walter Maunder

Aber es war kalt während des Maunder Minimums.

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Van Neer (1603 – 1677)

Gemäldegalerie Berlin

zeitgenösische Gemälde von

Winter-landschaften

Fackeln gleichen die Abdunklung mehr als aus!

Schaut man genau hin, dann …

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Solarkonstante.

Sonnenaktivität und das Erdklima

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Gibt es einen Zusammenhang zwischen derSonnenstrahlung und der Temperatur auf der Erde?

www.mps.mpg.de

Welche Rolle könnte die kosmische Strahlung haben?

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Nebelkammeraufnahme

Svensmark Schiffsspuren

Die galaktische kosmische Strahlung

Heliosphäre Schutz vor

Kosmischer Strahlung

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Magnetfeldkonfiguration

Kosmische Strahlung (Protonen)Kosmische Strahlung (Helium und Elektronen)

Sonnenfleckenzahl

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Die Heliosphäre und das Erdklima

Gibt es einen Zusammenhang zwischen kosmischerStrahlung und der Temperatur auf der Erde?

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Die Milchstraße oder gibt es noch andere Indizien?

Die Milchstraße von der Raumsonde COBE aus gesehen

Infrarotaufnahme von der “Erde”

Das lokale interstellare Medium

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Interstellares Mediumchem. Zusammensetzung:H: ~ 90%He: ~ 10%

DichteNeutraler Wasserstoff ~ 0.1 cm−3np = ne ~ 0.1 cm−3

Geschwindigkeitu = 25 km/s

TemperaturT ~7000 K

Die Heliosphäre (im Waschbecken) …

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Termination Schock ~ 90 AUHeliopause ~ 180 AUBugstoßwelle: 350 AU

... ist die vom Sonnenwind dominierte Region... verhindert den direkten Kontakt der Erde mit dem LISM

Die Heliosphäre (Modellrechnungen)

Ergebnisse gasdynamischer

Modelle (Ruhr-Universiität

Bochum)

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Die Heliosphäre (Modellrechnungen)

Ergebnisse gasdynamischer

Modelle (Ruhr-Universiität

Bochum)

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Astrosphären (Hubbleaufnahmen)

Astrosphären sind keine Ausnahmensondern eher die

Regel

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Die Milchstraße real und hypothetisch

Die Milchstraße von der Raumsonde COBE aus gesehen

Infrarotaufnahme von der “Erde”

Von einem extragalaktischen Beobachtungspunkt(hypothetisch)

Die Reise der Sonnedurch die Milchstraße

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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

Die Position der Sonne

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Durchquerungen galaktischer Spiralarme

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Spiralarmdurchquerung ca. alle 120–150 Mill. Jahre

! 5-10fache kosmische Strahlungsintensität

! verstärkte Wolkenbildung: Temperaturänderung

! Klimaänderung (Abkühlung)

Fazit

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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 Ih

re Aufmerksamkeit