Prof. Dr. Bernd Heber Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Kosmische Strahlung, Wolken und...
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Prof. Dr. Bernd Heber
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Kosmische Strahlung, Wolken und ein kalter Winter: Interstellar-terrestrische Beziehungen
Vortragsübersicht
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
1912: Viktor Hess unternimmt Ballonflug zur Untersuchung der Radioaktivität
Er entdeckt die Höhenstrahlung
1936: Nobelpreis
Nachweismethoden
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Nebelkammeraufnahme einer Positrons
Messungen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Radio- und Röntgenstrahlung Fingerabdrücke der kosmischen Strahlung
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
… oder in Situ mit Technik aus Kiel und aller Welt (Vortrag von Herrn Müller-Mellin)
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Messungen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Die Modulation der kosmischen Strahlung
Warum variiert die Intensität
der kosmischen Strahlung?
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Kosmische Strahlung (Protonen)
Kosmische Strahlung (Helium und Elektronen)
Sonnenfleckenzahl
Das kleine Reich der Sonne
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Die Sonne
Größenverhältnisse in Zahlen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
•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
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Aristoteles von Stageira~384-322 v. Chr.
Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig
Die Sonne: Historie
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig
Die Sonne hat Flecken und rotiert
Christoph Schreiner 1573 - 1650
Die Sonne: Historie
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Himmelskörper sind unveränderlich, struktorlos und ewig
Die Sonne hat Flecken und rotiert
Entdeckung der Sonnenaktivitätsperiode Heinrich
Schwabe 1789 - 1875
Die Sonne: Historie
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
•Aufnahmen des Röntgensateliten Yohkoh
•Sonnenfleckenzahl
•Aufnahmen der Weißlichtkorona
Photosphäre
Chromosphäre
Korona
Endlich die kalten Winter …
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
1. Sonnenflecken machen die Sonne dunkler!
2. Somit nimmt die Heizleistung mit den Sonnenflecken ab!
Sonnenaktivität über die letzten Jahrhunderte
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
•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.
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Van Neer (1603 – 1677)
Gemäldegalerie Berlin
zeitgenösische Gemälde von
Winter-landschaften
Fackeln gleichen die Abdunklung mehr als aus!
Schaut man genau hin, dann …
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Solarkonstante.
Sonnenaktivität und das Erdklima
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Gibt es einen Zusammenhang zwischen derSonnenstrahlung und der Temperatur auf der Erde?
www.mps.mpg.de
Welche Rolle könnte die kosmische Strahlung haben?
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Nebelkammeraufnahme
Svensmark Schiffsspuren
Die galaktische kosmische Strahlung
Heliosphäre Schutz vor
Kosmischer Strahlung
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Magnetfeldkonfiguration
Kosmische Strahlung (Protonen)Kosmische Strahlung (Helium und Elektronen)
Sonnenfleckenzahl
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Die Heliosphäre und das Erdklima
Gibt es einen Zusammenhang zwischen kosmischerStrahlung und der Temperatur auf der Erde?
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Die Milchstraße oder gibt es noch andere Indizien?
Die Milchstraße von der Raumsonde COBE aus gesehen
Infrarotaufnahme von der “Erde”
Das lokale interstellare Medium
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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) …
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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)
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Die Heliosphäre (Modellrechnungen)
Ergebnisse gasdynamischer
Modelle (Ruhr-Universiität
Bochum)
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Astrosphären (Hubbleaufnahmen)
Astrosphären sind keine Ausnahmensondern eher die
Regel
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Durchquerungen galaktischer Spiralarme
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Spiralarmdurchquerung ca. alle 120–150 Mill. Jahre
! 5-10fache kosmische Strahlungsintensität
! verstärkte Wolkenbildung: Temperaturänderung
! Klimaänderung (Abkühlung)
Fazit
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
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