Die Sonne ein Feuerball wird untersucht
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- Helmuth Wolf
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1 Die Sonne ein Feuerball wird untersucht Sonnenforschung in Südniedersachsen Andreas Lagg Max-Planck Planck-Institut für Sonnensystemforschung Katlenburg-Lindau Übersicht: Was wissen wir über die Sonne? Woher kommt unser Wissen? Fraunhofer-Linien Was macht das Lindauer MPS? Beobachtungen Theorien Simulationen Warum Sonnenforschung? A. Lagg Rotary Südharz 1
2 Vortragsgebrauchsanleitung: Hörer Achtung Physik! Wer den Berg nicht erklimmen möchte darf sich zurücklehnen und am Bier nippen. Achtung schwierige Physik! Wer nicht ins Schleudern geraten möchte, darf sich zurücklehnen, einen kräftigen Schluck trinken und die Augen schließen. A. Lagg Rotary Südharz 2
3 Wie alles begann... vor ca. 4.5 Milliarden Jahren... A. Lagg Rotary Südharz 3
4 Der heiße Ofen Normalfall: Atomkern von Elektronen umkreist 2 Atomkerne immer getrennt Sonne: Druck, Temperatur extrem hoch Atomkerne verschmelzen (=Fusion) E = mc 2 pro Sekunde: Energiebedarf der Menschheit für über 1 Million Jahre! A. Lagg Rotary Südharz 4
5 Der innere Aufbau Strahlung z.b. Feuer Wärmeleitung z.b. Pfannengriff Konvektion z.b. kochendes Wasser Kern: 15 Millionen Grad Oberfläche: ~ 6000 Grad A. Lagg Rotary Südharz 5
6 Die Sonnenoberfläche Weißlicht (Sonnenfinsternis-Brille) A. Lagg Rotary Südharz 6
7 Sonnenflecken Penumbra Umbra A. Lagg Rotary Südharz 7
8 Sonnenflecken (Dynamik) A. Lagg Rotary Südharz 8
9 Granulation A. Lagg Rotary Südharz 9
10 Übergangsregion A. Lagg Rotary Südharz 10
11 Sonnenkorona während Finsternissen A. Lagg Rotary Südharz 11
12 Die Korona EUV Korona: Plasma bei >10 6 K (EIT 195 Å) Weißlicht Korona mit Kometen (LASCO C3) A. Lagg Rotary Südharz 12
13 Der Sonnenwind A. Lagg Rotary Südharz 13
14 Polarlichter A. Lagg Rotary Südharz 14
15 Sonnenzyklus Röntgenstrahlung Variation der Strahlung im Röntgenbereich: Faktor 100! Variation der gesamten Strahlung: im Promillebereich A. Lagg Rotary Südharz 15
16 Woher wissen wir das? keine in-situ Messungen möglich Messung des Sonnenlichtes (Spektrometrie) A. Lagg Rotary Südharz 16
17 Wie entstehen Fraunhofer-Linien (1) Quantenphysik: nur bestimmte Bahnen um den Atomkern sind erlaubt jede Bahn entspricht einer bestimmten Energie Bahnwechsel = Energieänderung ( E) auf höhere Bahn: Energie reinstecken auf niedrigere Bahn: Energie wird frei Energieübertragung durch Licht (Photonen, Lichtquanten) A. Lagg Rotary Südharz 17
18 Sonnenspektrum Fraunhofer-Linien A. Lagg Rotary Südharz 18
19 Wie entstehen Fraunhofer-Linien (2) kontinuierliches Spektrum (Regenbogen) alle Farben / Wellenlängen kommen durch Lichtteilchen (Photon) hebt Elektron auf höhere Bahn Photon vernichtet jedes Atom / Molekül hat charakteristische Energieniveaus Fingerabdruck der Zusammensetzung der Sonnenatmosphäre! A. Lagg Rotary Südharz 19
20 Information aus Fraunhofer-Linien: Zusammensetzung Ultraviolett (UV) Infrarot A. Lagg Rotary Südharz 20
21 Absorptionsspektrum A. Lagg Rotary Südharz 21
22 Photosphäre - Linienkern - Chromosphäre Photosphäre A. Lagg Rotary Südharz 22
23 Photosphäre - Linienkern - Chromosphäre viel wenig Si-Linienkern Photosphäre A. Lagg Rotary Südharz 23
24 Photosphäre - Linienkern - Chromosphäre Si-Linienkern Chromosphäre Photosphäre A. Lagg Rotary Südharz 24
25 Photosphäre - Linienkern - Chromosphäre Chromosphäre Photosphäre A. Lagg Rotary Südharz 25
26 Information aus Fraunhofer-Linien: Geschwindigkeiten Wellenlänge Bewegung hin zum Beobachter Blauverschiebung Schall: hoher Ton Wellenlänge Bewegung weg vom Beobachter Rotverschiebung Schall: niedriger Ton Wellenlänge A. Lagg Rotary Südharz 26
27 Windgeschwindigkeiten in der Sonnenatmosphäre Solarer Tornado: Windgeschwindigkeit km/h A. Lagg Rotary Südharz 27
28 Konvektion blau: Material strömt nach oben rot: Material fließt nach unten A. Lagg Rotary Südharz 28
29 Helioseismologie Sonnenbeben Dauer des Films: ~ 1 Stunde A. Lagg Rotary Südharz 29
30 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 30
31 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 31
32 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 32
33 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 33
34 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 34
35 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 35
36 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 36
37 Informationen aus Fraunhofer-Linien Geschwindigkeiten ( Winde, Strömungen) Doppler-Effekt Temperatur (kalt=3500, heiß=6000 ) Linienbreite Dichte (Anzahl, Anreicherungen) Intensität Magnetfelder (Sonnenflecken) Linienaufspaltung A. Lagg Rotary Südharz 37
38 Was passiert in Lindau? Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung Gründung: 1948 (MPI für Ionosphärenforschung) 1958: Stratosphäre + Ionosphäre = MPI für Aeronomie seit 1. Juli 2004: MPI für Sonnensystemforschung A. Lagg Rotary Südharz 38
39 MPS: Instrumentenbau A. Lagg Rotary Südharz 39
40 MPS: Sonnenbeobachtungen Bodengebundene Beobachtungen Teneriffa (Teide-Observatorium) La Palma Kitt Peak (Kalifornien) Locarno (Schweiz) A. Lagg Rotary Südharz 40
41 MPS: Auswertung von Beobachtungen z.b. Magnetfeldmessungen A. Lagg Rotary Südharz 41
42 MPS: Theorien / Modelle Anwendung der Formeln auf Supercomputern erlauben Einblicke in die grundlegenden Prozesse gesucht: optimale Übereinstimmung zwischen Theorie und Beobachtung A. Lagg Rotary Südharz 42
43 Warum Sonnenforschung? Sonnenforschung ist zweckfreie ist Grundlagenforschung Forschung ist neugiergetrieben Forschung ist ergebnisoffen Forschung ist nicht produkt- oder gewinnorientiert unvermeidbar: Anwendungen Sonne als Labor Atomphysik (Laser) Technologieentwicklung Space Weather Zusammenhang Sonne-Klima A. Lagg Rotary Südharz 43
44 Sonnensturm: Gefahr für die Erde? A. Lagg Rotary Südharz 44
45 Geomagnetischer Sturm Simulation: Reaktion der Magnetosphäre auf Massenauswurf von IMF B direction Avge.. solar wind speed: 410 km Goodrich et al GRL A. Lagg Rotary Südharz 45
46 Presse A. Lagg Rotary Südharz 46
47 Presse Nein! A. Lagg Rotary Südharz 47
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