Die aktive Sonne: Die aktive Sonne: Koronale Koronale MassenauswürfeMassenauswürfe

Michael HennrichsMichael HennrichsSchülerpraktikumSchülerpraktikum

Inhalt Inhalt

● 1. Einleitung 1. Einleitung ● 2. Coronal Mass Ejection 2. Coronal Mass Ejection

2.1 Was ist eine CME?2.1 Was ist eine CME?

2.2 Plasma 2.2 Plasma

2.3 Flares und CME 2.3 Flares und CME

2.4 Ursache 2.4 Ursache

2.5 Geschwindigkeit 2.5 Geschwindigkeit

2.6. Häufigkeit 2.6. Häufigkeit

2.7. Beobachtungen 2.7. Beobachtungen

● 3. CME auf anderen 3. CME auf anderen Sternen Sternen

● 4. Gefahren für die 4. Gefahren für die Erde Erde

4.1. 4.1. Was kann Was kann passieren? passieren?

4.2. Anzeichen für 4.2. Anzeichen für eine CME eine CME

● Quellen Quellen

1. Einleitung 1. Einleitung

Koronaler Massenauswurf (Koronaler Massenauswurf (KMA), auch Coronal KMA), auch Coronal Mass Ejection (CME) genannt, sind erhöhte Mass Ejection (CME) genannt, sind erhöhte

Materieausstöße der Sonne, die durch Materieausstöße der Sonne, die durch magnetische Aktivität verursacht werden.magnetische Aktivität verursacht werden.

Das Sonnensystem

2. Coronal Mass Ejection 2. Coronal Mass Ejection

CMEs sind die größten „Explosionen“ im CMEs sind die größten „Explosionen“ im Sonnensystem, die der Energiefreisetzung von Sonnensystem, die der Energiefreisetzung von

einer Milliarde Wasserstoffbomben entsprechen. einer Milliarde Wasserstoffbomben entsprechen.

2.1. Was ist eine CME? 2.1. Was ist eine CME?

Eine Coronal Mass Ejection (CME) ist eine Eine Coronal Mass Ejection (CME) ist eine Sonneneruption, bei der Plasma ausgestoßen wird. Sonneneruption, bei der Plasma ausgestoßen wird. Wenn man die Auswirkungen in großer Entfernung Wenn man die Auswirkungen in großer Entfernung

untersucht, nennt man das auch interplanetaren KMA untersucht, nennt man das auch interplanetaren KMA (engl. ICME). (engl. ICME).

KMA-Animation"Flammendes Plasma"

2.2. Plasma 2.2. Plasma

Das Plasma, welches ausgestoßen wird, besteht Das Plasma, welches ausgestoßen wird, besteht hauptsächlich aus Elektronen, Protonen und zu hauptsächlich aus Elektronen, Protonen und zu

kleinen Anteilen aus Ionen schwererer Elemente, kleinen Anteilen aus Ionen schwererer Elemente, wie Helium, Sauerstoff und Eisen. wie Helium, Sauerstoff und Eisen.

Elektron Proton Helium Sauerstoff Eisen

2.3. Flares und CME (Teil 1) 2.3. Flares und CME (Teil 1)

Das Plasma ist in Magnetfeldbögen gefangen, Das Plasma ist in Magnetfeldbögen gefangen, sogenannten koronalen Loops (Sonnenflecken sogenannten koronalen Loops (Sonnenflecken sind die Austrittsstellen der Magnetfeldlinien)sind die Austrittsstellen der Magnetfeldlinien). .

Möglicherweise verursachen Rekonnexionen der Möglicherweise verursachen Rekonnexionen der Magnetfeldlinien die Eruptionen. Magnetfeldlinien die Eruptionen.

Koronal Loop

2.3. Flares und CME (Teil 2) 2.3. Flares und CME (Teil 2)

Kommt es zu einer Reorganisation der Loops, die Kommt es zu einer Reorganisation der Loops, die zu einer Ablösung von Plasmaschläuchen führt, zu einer Ablösung von Plasmaschläuchen führt, beobachtet man einen erhöhten Masseausstoß. beobachtet man einen erhöhten Masseausstoß.

Dies nennt man CME. Dies nennt man CME.

Koronaler Massenauswurf mit dazugehörigem Flare

2.3. Flares und CME (Teil 3) 2.3. Flares und CME (Teil 3)

Plasma, das in Koronalen Loops gefangen bleibt, Plasma, das in Koronalen Loops gefangen bleibt, verursacht eine starke Strahlung, die man Flare verursacht eine starke Strahlung, die man Flare nennt nennt (engl.: flare = helles, flackerndes Licht)(engl.: flare = helles, flackerndes Licht). .

Das Plasma, das ins Weltall herausgeschleudert Das Plasma, das ins Weltall herausgeschleudert wird, nennt man CME. wird, nennt man CME.

Koronaler Loop mit einmontierter Erde als Größenvergleich

2.4. Ursache2.4. Ursache (Teil 1) (Teil 1)

Die Ursache für Koronale Massenauswürfe sind Die Ursache für Koronale Massenauswürfe sind die verdrehten Magnetfelder, die ihren Ursprung die verdrehten Magnetfelder, die ihren Ursprung tief im Innern unseres Zentralgestirns haben. Die tief im Innern unseres Zentralgestirns haben. Die

Feldlinien des Sonnenmagnetfelds im Innern Feldlinien des Sonnenmagnetfelds im Innern verdrehen sich gegeneinander. verdrehen sich gegeneinander.

2.4. Ursache (Teil 2) 2.4. Ursache (Teil 2) Die Messungen der Sonnensonden Soho und Die Messungen der Sonnensonden Soho und Yohkoh konnten den Ursprung bis unter die Yohkoh konnten den Ursprung bis unter die

Oberfläche zurückverfolgen. Oberfläche zurückverfolgen. Die Feldlinien des Magnetfelds verdrehen sich in Die Feldlinien des Magnetfelds verdrehen sich in der so genannten Konvektionszone. Dort steigt der so genannten Konvektionszone. Dort steigt heiße Materie aus dem Sonneninneren nach heiße Materie aus dem Sonneninneren nach oben, während kühlere Gasmassen von der oben, während kühlere Gasmassen von der

Oberfläche wieder nach unten sinken. Oberfläche wieder nach unten sinken.

Soho Yohkoh Konvektionszone

2.5. Geschwindigkeit 2.5. Geschwindigkeit

Bis zu 10 Milliarden Tonnen werden bei einem KMA in den Weltraum Bis zu 10 Milliarden Tonnen werden bei einem KMA in den Weltraum geschleudert, mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 2000 geschleudert, mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 2000 km/s (weniger als 1% der Lichtgeschwindigkeit). km/s (weniger als 1% der Lichtgeschwindigkeit).

Die CME ist gegenüber dem Sonnenwind fünf- bis sechsmal Die CME ist gegenüber dem Sonnenwind fünf- bis sechsmal schneller. schneller.

Die Materie der CME drückt die Teilchen des Sonnenwindes vor sich Die Materie der CME drückt die Teilchen des Sonnenwindes vor sich her wie eine Bugwelle und erzeugt so eine Schockfront. her wie eine Bugwelle und erzeugt so eine Schockfront.

2.6. Häufig2.6. Häufigkeit (Teil 1) keit (Teil 1)

Die Häufigkeit von koronalen Massenauswürfen Die Häufigkeit von koronalen Massenauswürfen ist eng an die Sonnenaktivität gekoppelt. Die ist eng an die Sonnenaktivität gekoppelt. Die Verteilung der Intensitäten gehorcht einem Verteilung der Intensitäten gehorcht einem

Skalengesetz.Skalengesetz.

2.6. Häufigkeit (Teil 2) 2.6. Häufigkeit (Teil 2)

Im Sonnenfleckenminimum sind sie deutlich Im Sonnenfleckenminimum sind sie deutlich seltener als im Sonnenfleckenmaximum, die seltener als im Sonnenfleckenmaximum, die

durchschnittliche, tägliche Häufigkeit schwankt durchschnittliche, tägliche Häufigkeit schwankt von 0,5 Ereignissen im Minimum bis zu 6 von 0,5 Ereignissen im Minimum bis zu 6

Ereignissen im Maximum. Ereignissen im Maximum.

2.6. Häufigkeit (Teil 3) 2.6. Häufigkeit (Teil 3)

Minimum Korona Minimum Korona

Maximum KoronaMaximum Korona

2.7. Beobachtungen 2.7. Beobachtungen

Im Gegensatz zu den Flares lassen sich CMEs Im Gegensatz zu den Flares lassen sich CMEs auch unter Zuhilfenahme optischer Geräte nicht auch unter Zuhilfenahme optischer Geräte nicht direkt beobachten. Erst der Koronograf, welcher direkt beobachten. Erst der Koronograf, welcher

vom französischen Astronomen Bernard vom französischen Astronomen Bernard Ferdinand Lyot erfunden wurde, macht dieses Ferdinand Lyot erfunden wurde, macht dieses Phänomen sichtbar, indem er die eigentliche Phänomen sichtbar, indem er die eigentliche

Sonnenscheibe gezielt abdeckt und nur Licht der Sonnenscheibe gezielt abdeckt und nur Licht der Korona zum Detektor durchlässt. Korona zum Detektor durchlässt.

Bild eines KoronographenKoronograph Bernard

Ferdinand Lyot

3. CME auf anderen Sternen 3. CME auf anderen Sternen

Die Menge der verfügbaren Daten ist bei weitem Die Menge der verfügbaren Daten ist bei weitem nicht ausreichend, um die CME auf anderen nicht ausreichend, um die CME auf anderen

Sternen nachzuweisen. Die Wahrscheinlichkeit, Sternen nachzuweisen. Die Wahrscheinlichkeit, dass CME auf anderen Sternen auftreten, ist dass CME auf anderen Sternen auftreten, ist

jedoch recht hoch. jedoch recht hoch.

4. Gefahren für die Erde4. Gefahren für die Erde (Teil 1) (Teil 1)

Die wenigen KMA, welche auf die Erde zielen, Die wenigen KMA, welche auf die Erde zielen, werden als werden als geoeffektiv geoeffektiv bezeichent. Ein bezeichent. Ein

geoeffektiver KMA beeinflusst die Magnetosphäre geoeffektiver KMA beeinflusst die Magnetosphäre und die Ionosphäre. Auf der Tag-Seite wird die und die Ionosphäre. Auf der Tag-Seite wird die

Magnetosphäre zusammengedrückt, auf der Magnetosphäre zusammengedrückt, auf der Nacht-Seite verlängert sich der Schweif. Dabei Nacht-Seite verlängert sich der Schweif. Dabei werden große Mengen Energie freigesetzt, was werden große Mengen Energie freigesetzt, was unter anderem zu ausgeprägtem Auftreten von unter anderem zu ausgeprägtem Auftreten von

Polarlichtern führt. Polarlichtern führt. Die Magnetosphäre schirmt die Erdoberfläche gegen die geladenen Partikel des Sonnenwindes ab.

Polarlicht

4. Gefahren für die Erde (Teil 2) 4. Gefahren für die Erde (Teil 2)

KMA können Schäden an Satelliten verursachen KMA können Schäden an Satelliten verursachen und aufgrund der erhöhten Elektronendichte in und aufgrund der erhöhten Elektronendichte in der Ionosphäre Rundfunkübertragungen stören. der Ionosphäre Rundfunkübertragungen stören. 1859 führte ein solcher Sonnensturm dazu, dass 1859 führte ein solcher Sonnensturm dazu, dass in Schweden und USA Brände ausbrachen. Die in Schweden und USA Brände ausbrachen. Die

elektrischen Ströme in der Atmosphäre elektrischen Ströme in der Atmosphäre induzierten starke Ströme in induzierten starke Ströme in

Telegraphenleitungen. Telegraphenleitungen.

4.1. Was kann passieren?4.1. Was kann passieren?

● Bei manchen Satelliten gehen die Lichter aus Bei manchen Satelliten gehen die Lichter aus

● Ein Weltraumspaziergang könnte zu dieser Zeit böse Ein Weltraumspaziergang könnte zu dieser Zeit böse ausgehen ausgehen

● Der terrestrische Funkverkehr kommt zum Erliegen Der terrestrische Funkverkehr kommt zum Erliegen

● Bei den gewaltigsten Explosionen können sie, wenn Bei den gewaltigsten Explosionen können sie, wenn sie auf die Erde gerichtet sind, irdische Strom- und sie auf die Erde gerichtet sind, irdische Strom- und Kommunikationsnetze lahmlegenKommunikationsnetze lahmlegen

4.2. Anzeichen für eine CME 4.2. Anzeichen für eine CME

Ein aussagekräftiges Anzeichen für eine Ein aussagekräftiges Anzeichen für eine erdgerichtete CME ist das so genannte Halo-erdgerichtete CME ist das so genannte Halo-

Ereignis: Je mehr sich die ausgestoßene Materie Ereignis: Je mehr sich die ausgestoßene Materie von der Sonne entfernt, desto weiter breitet sie von der Sonne entfernt, desto weiter breitet sie

sich ringförmig aus um irgendwann einen sich ringförmig aus um irgendwann einen kreisförmigen Rahmen (Halo) um die Sonne zu kreisförmigen Rahmen (Halo) um die Sonne zu

bilden. bilden.

Quellen 1 Quellen 1

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/27/Electron_shell_de_026_Eisen.svg/558px-Electron_shell_de_026_Eisen.svg.png

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1. Wie viele Wasserstoffbomben 1. Wie viele Wasserstoffbomben werden benötigt, um die werden benötigt, um die

Energiefreisetzung einer CME Energiefreisetzung einer CME nachzustellen? nachzustellen?

● 1.000.000.000 1.000.000.000 ● 5 5 ● 1.000 1.000 ● 50.000 50.000

2. Was ist eine CME? 2. Was ist eine CME?

● Erhöhte Materieausstöße der Sonne Erhöhte Materieausstöße der Sonne ● Vulkanausbrüche Vulkanausbrüche ● Eine Explosion einer Atombombe Eine Explosion einer Atombombe ● Das Austreten von Radioaktivität Das Austreten von Radioaktivität

3. Was verursacht die Eruptionen? 3. Was verursacht die Eruptionen?

● Rekonnexionen der Magnetfelder Rekonnexionen der Magnetfelder ● Überhitzungen Überhitzungen ● Überschuss von Materie Überschuss von Materie ● Es gibt keine Eruptionen Es gibt keine Eruptionen

4. Woraus besteht Plasma 4. Woraus besteht Plasma hauptsächlich? hauptsächlich?

● Wasser, Stickstoff, KohlenstoffdioxidWasser, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid● Elektonen, Protonen, Ionen Elektonen, Protonen, Ionen ● Erde, Bosonen, Baryonen Erde, Bosonen, Baryonen ● Photonen, Tauonen, Methan, Ethan Photonen, Tauonen, Methan, Ethan

5. Wie viele Arten von Koronen gibt 5. Wie viele Arten von Koronen gibt es? es?

● 2 2 ● 10 10 ● 5 5 ● 18 18

6. Wie nennt man das Gerät, mit 6. Wie nennt man das Gerät, mit dem man die Atmosphäre der dem man die Atmosphäre der

Sonne beobachten kann, in dem Sonne beobachten kann, in dem das übersichtliche Sonnenlicht das übersichtliche Sonnenlicht

ausgeblendet wird? ausgeblendet wird? ● Radioteleskop Radioteleskop ● Infrarotteleskop Infrarotteleskop ● Röntgenteleskop Röntgenteleskop ● Koronograph Koronograph

7. Wie nennt man die wenigen 7. Wie nennt man die wenigen CME, die auf die Erde zielen? CME, die auf die Erde zielen?

● geographisch geographisch ● geoeffektiv geoeffektiv ● geometrisch geometrisch ● geologisch geologisch

8. Wie nennt man den 8. Wie nennt man den kreisförmigen Rahmen, der bei einer kreisförmigen Rahmen, der bei einer

erdgerichteten CME entsteht? erdgerichteten CME entsteht? ● Bilderrahmen Bilderrahmen ● Fahrradrahmen Fahrradrahmen ● Rahmenerzählung Rahmenerzählung ● Halo Halo

9. Wie heißen die beiden 9. Wie heißen die beiden Sonnensonden? Sonnensonden?

● Hubble & Venus Express Hubble & Venus Express ● ISO & Galileo ISO & Galileo ● Soho & Yohkoh Soho & Yohkoh ● COROT & Smart-1 COROT & Smart-1