UNSERE SONNE Michael H Soffel

Transkript

1 UNSERE SONNE Michael H Soffel TU Dresden

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3 Die Sonne als Gottheit Shamash (Sumerer) Utu (Babylonier) Ra (Ägypten) Ah Kin, Kinich Ahua (Maya) Helios, Apollo (Griechenland) Dhatar, Garunda (Indien) Wakahiro-me, Hiruko (Japan) Maui (Polynesien)

4 Ra, Kheipra, Tum, Shu, Mentu, Osiris, Horus, Harmachis, Aten Und die Welt begann als wässeriges Chaos Nun. Der Sonnengott Ra kroch aus dem Wasser auf einen Schlammhaufen. Aus eigener Kraft erzeugte er den Gott der Luft (Shu). Shu gebar Geb und Nut und alles andere entwickelte sich hieraus.

5 Probleme der Agrikultur (Aussaat, Ernte,... ) Das Kalenderproblem Feste Daten der Herrscher

6 Die Jahreszeiten

7 Finsternisse und Jahreszeiten hängen mit der Bewegung unseres Sonnensystems zusammen

8 Eudoxus ( v.chr.)

9 Geozentrisches Weltbild Ptolemäus (85-165)

10 Nicolaus Kopernicus ( )

11 Figur aus De Revolutionibus Orbium Coelestium (1543)

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22 Orte der Sonnenerforschung spezielle Teleskope Observatorien auf der Erde Observatorien auf Raumsonden

23 Spezielle Teleskope Beipiel: Observatorio del Teide; Teneriffa VTT: vacuum tower telescope Themis Kiepenheuer Institut für Sonnenphysik

24 Big Bear Observatorium (Caltech)

25 Solar Maximum Mission (SMM) 1980

26 Ulysses (ESA, NASA) 1990 Yohkoh (Japan, USA, UK) 1991 Trace (NASA) 1998

27 SOHO The Solar and Heliospheric Observatory (2.Dez 1995)

28 SOHO: einige der Instrumente CDS (Coronal Diagnostic Spectrometer) EIT (Extreme UV Imaging Telescope) GOLF (Global Oscillations at low Frequencies) MDI (Michelson Doppler Imager) SUMER (Solar UV Measurement of Emitted Radiation) VIRGO (Variability of Solar Irradiance + G Oscillations)

29 Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI; 2002) Solar Mass Ejection Imager (SMEI; 2003)

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32 Die Sonne: schematischer Aufbau

33 Korona T > 10 6 K aktive Regionen, Flares, Protuberanzen, Löcher, Sonnenwind koronale Chromosphäre Photosphäre Komplexe dynamische Strukturen (z.b. Spikule) T bis zu K T surface ~ 5700 K Granule, Sonnenflecke (T ~ K)

34 Die Korona Äußerste Gashülle der Sonne Ausdehnung: bis einige Millionen km sehr dünnes und heißes Gas (1-3 Millionen Grad)

35 Temperatur in der Sonnenatmosphäre

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37 Korona

38 IET Fe Bild (Extreme UV Imaging Telescope, SOHO) 1,5 Mill Grad

39 304 nm 171 nm

40 Protuberanzen Flammenähnliche Wolken in der unteren Korona und oberen Chromosphäre Temperaturen: nur K; Dichte: 100 mal der Koronadichte Ausdehnung: bis einige hundert tausend km lang, km breit Dauer: bis viele Monate Materiemengen: Milliarden Tonnen

41 Eruptive Protuberanz (SOHO), T: K, h: km v: km/s

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43 Gigantische Protuberanz

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46 Das Problem der Koronatemperatur Aufheizen der Korona durch Feldenergie Wechselwirkung von Magnetfeldbögen Energie einer Feldschleife: Hoover Damm in 1 Million Jahren

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48 Magnetische Flußröhren entstehen unterhalb der Photosphäre

49 Die Chromosphäre Dünne, wenige 1000 km messende Schicht strukturiert und rasch veränderlich: vertikale Zylinder (Spikule) wachsen und fallen schnell wieder zusammen Spikule: 1000 km dick, km hoch, Geschwind.: km/s; Lebensdauer: 5-10 Minuten großräumig: Netzwerk aus Granulationszellen

50 Sonne im H-alpha Licht; Chromosphäre

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53 Flares Explosionsartige Ausbrüche in der Chromosphäre Dauer: Minuten bis Stunden Dimension: km Höhe; km in der Ebene emittierte Teilchen könnnen Telekommunikation auf der Erde stören in der Regel verknüpft mit Sonnenflecken

54 Flare im H-alpha Licht

55 Hellste Flares: T: K E: H-Bomben entspricht dem gegenwärtigen Energieverbrauch der USA in Jahren

56 Seepferdchen-Flare

57 Photosphäre

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62 Fraunhofer Spektrum Klar erkennbare Absorptionslinien - z.b.: Na D Linien bei 5896 und 5890Å, die Ca H, K Linien bei 3968 und 3934Å

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64 Über 60 chem Elemente nachgewiesen Element Anzahl% Massen% H He C N O Ne Mg Si

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69 Sonnenflecke zentraler Teil: Umbra, T = 4000 K äußere Teile: Penumbra, T = 5600 K Größe: km treten oft in Gruppen auf Lebensdauer: Wochen - Monate

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73 Fleckenzyklus: Maxima alle 11 (8-13) Jahre

74 Helioseismologie Schwingungen der Sonne angeregt durch die Konvektionsschicht Erste Beobachtungen in den 60er Jahren, Messung von Dopplerverschiebungen von photoshärischen Linien Perioden um 5 Min mit Amplituden von 1km/s

75 Ausbreitung von Schallwellen im Sonneninneren Die Sonne wirkt als Resonanzkörper. Starke Variation der Schallgeschwindigkeit am Rand und im Zentrum (V T 1/2 )

76 Darstellung der Schwingungen durch Y_lm A l = 6, m = 0 A B C B l = 6, m = 3 C l = 6, m = 6

77 l=1 m=1 Mode l=36 m=24

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79 Eine Frequenz von 3 mhz entspricht eine Wellenperiode von 5 Minuten

80 Rotationsrate im Sonneninnneren

81 Interne Rotation

82 Neueste helioseism. Resultate Die Winkelgeschwindigkeit in der Photosphäre erstreckt sich durch die Konvektionszone Die Basis der Konvektionszone liegt bei 0.71 R mittels Helioseismologie wurden Flares auf der Sonnenrückseite beobachtet

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86 Energieproduktion im Sonnenzentrum Tc = 15 Millionen K Pro Sek werden 700 Millionen To H zu He verkocht Beim Fusionsprozess werden 0,7% der Masse in Energie umgewandelt Luminosität: 4 x 10^23 kw

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88 Proton-Proton Zyklus

89 Massendefekt und Energieproduktion 4 H-Atome x 10^(-24) g - 1 He-Atom x 10^(-24) g Massenverlust x 10^(-24) g aber: E = m c^2

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92 Das Problem der Sonnenneutrinos

93 Diverse Neutrino Observatorien z.b. im Gran Sasso Tunnel GALLEX: 30 Tonnen Gallium + 71Ga 71Ge Das radioaktive Germanium wird nachgewiesen Theoretiker erwarten hier eine Ausbeute von 132 SNU

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95 Sind die Sonnenmodelle fehlerhaft? Kennen wir die Neutrinos schlecht?

96 Zu Geburt, Leben und Tod unserer Sonne

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99 Sternentstehung im Adler Nebel

100 Pferdekopf Nebel

101 Im Zentrum des Lagoon Nebels

102 Das Zentrum von Andromeda (X-rays)

103 Dunkelnebel im Orion

104 Zeit um die Hauptreihe zu erreichen Masse/M_S Schwangerschaftsdauer/J

105 Lebensdauer Masse/M_S Lebensdauer/MJ

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107 Rosetten Nebel im Spektrum von H O S

108 M57 Ringnebel in der Leier

109 Katzenaugen Nebel

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111 Sonnenwind - Polarlichter Eiszeiten

112 Sonnenwind

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114 Südliches Polarlichtoval (Space Shuttle)

115 Polarlicht

116 Klimavariationen - Eiszeiten

117 T in Grad C Zeit in TJ vor unserer Temperaturen bestimmt in der Antarktis anhand von Deuterium Konzentrationen in Bohrkernen

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120 Fazit: Die Sonne hat und geboren und wird das Leben auf der Erde auch wieder nehmen. Freuen wir uns, dass wir sie noch eine Weile genießen können.