Post on 01-Nov-2019
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A. Lagg – Rotary Südharz 1
Die Sonne Die Sonne –– ein Feuerball wird untersuchtein Feuerball wird untersucht
Sonnenforschung in SüdniedersachsenSonnenforschung in Südniedersachsen
Andreas LaggAndreas Lagg
MaxMax--PlanckPlanck--Institut für Institut für SonnensystemforschungSonnensystemforschungKatlenburgKatlenburg--LindauLindau
Übersicht:Übersicht:
Was wissen wir über die Sonne?Was wissen wir über die Sonne?
Woher kommt unser Wissen?Woher kommt unser Wissen?
FraunhoferFraunhofer--LinienLinien
Was macht das Lindauer MPS?Was macht das Lindauer MPS?
BeobachtungenBeobachtungenTheorienTheorienSimulationenSimulationen
Warum Sonnenforschung?Warum Sonnenforschung?
A. Lagg – Rotary Südharz 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.
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Wie alles begann...
vorvor ca. 4.5 ca. 4.5 MilliardenMilliarden JahrenJahren......
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Der “heiße Ofen”Normalfall:Normalfall:Atomkern von Elektronen umkreistAtomkern von Elektronen umkreist
2 Atomkerne immer getrennt2 Atomkerne immer getrennt
Sonne:Sonne:Druck, Temperatur extrem hochDruck, Temperatur extrem hoch
Atomkerne verschmelzen (=Fusion)Atomkerne verschmelzen (=Fusion)
E = mcE = mc22
pro Sekunde:pro Sekunde:Energiebedarf der Energiebedarf der Menschheit für über Menschheit für über 1 Million Jahre!1 Million Jahre!
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Der innere Aufbau
Strahlungz.B. Feuer
Wärmeleitungz.B. Pfannengriff
Konvektionz.B. kochendes Wasser
Kern: 15 Millionen GradKern: 15 Millionen GradOberfläche: ~ 6000 GradOberfläche: ~ 6000 Grad
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Die Sonnenoberfläche
Weißlicht
(Sonnenfinsternis-Brille)
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Sonnenflecken
UmbraPenumbra
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Sonnenflecken (Dynamik)
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Granulation
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Übergangsregion
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Sonnenkorona während Finsternissen
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Die Korona
EUV Korona: Plasma bei >106 K(EIT 195 Å)
Weißlicht Korona mit Kometen (LASCO C3)
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Der Sonnenwind
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Polarlichter
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Sonnenzyklus
����������������������������
��������������RöntgenstrahlungRöntgenstrahlungVariation der Strahlung Variation der Strahlung im Röntgenbereich:im Röntgenbereich:
Faktor 100!Faktor 100!
Variation der gesamten Variation der gesamten Strahlung:Strahlung:
im Promillebereichim Promillebereich
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Woher wissen wir das?
keine in-situ Messungen möglich
Messung des Sonnenlichtes (Spektrometrie)
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Wie entstehen Fraunhofer-Linien (1)
Quantenphysik: nur bestimmte Bahnen umden Atomkern sind erlaubt
jede Bahn entspricht einer bestimmten Energie
Bahnwechsel = Energieänderung ( E)auf höhere Bahn: Energie reinsteckenauf niedrigere Bahn: Energie wird frei
Energieübertragung durch Licht(Photonen, Lichtquanten)
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Sonnenspektrum
Fraunhofer-Linien
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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!
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Information aus Fraunhofer-Linien: Zusammensetzung
Ultraviolett (UV) Infrarot
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Absorptionsspektrum
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Photosphäre - Linienkern -Chromosphäre
Photosphäre
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Photosphäre - Linienkern -Chromosphäre
Photosphäre
Si-Linienkern
vielwenig
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Photosphäre - Linienkern -Chromosphäre
Photosphäre
Si-Linienkern Chromosphäre
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Photosphäre - Linienkern -Chromosphäre
Photosphäre
Chromosphäre
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Information aus Fraunhofer-Linien: Geschwindigkeiten
Wellenlänge
Wellenlänge
Wellenlänge
Bewegung hin zum Beobachter Blauverschiebung
Schall: hoher Ton
Bewegung weg vom Beobachter Rotverschiebung
Schall: niedriger Ton
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Windgeschwindigkeiten in der Sonnenatmosphäre
Solarer Tornado: Windgeschwindigkeit 50000 km/h
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Konvektion
blau:Material strömt nach oben
rot:Material fließt nach unten
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Helioseismologie
Sonnenbeben
Dauer des Films: ~ 1 Stunde
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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Informationen aus Fraunhofer-Linien
Geschwindigkeiten(„Winde“, Strömungen)
Doppler-Effekt
Temperatur(kalt=3500°, heiß=6000°)
Linienbreite
Dichte(Anzahl, Anreicherungen)
Intensität
Magnetfelder(Sonnenflecken)Linienaufspaltung
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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
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MPS: Instrumentenbau
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MPS: Sonnenbeobachtungen
Bodengebundene Beobachtungen
Teneriffa(Teide-Observatorium)
La Palma
Kitt Peak (Kalifornien)
Locarno (Schweiz)
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MPS: Auswertung von Beobachtungen
z.B. Magnetfeldmessungen
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MPS: Theorien / Modelle
Anwendung der Formeln auf Supercomputern
erlauben Einblicke in die grundlegenden Prozesse
gesucht: optimale Übereinstimmungzwischen Theorie und Beobachtung
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Warum Sonnenforschung?
Sonnenforschung ist GrundlagenforschungSonnenforschung ist zweckfreie Grundlagenforschung
Forschung ist neugiergetrieben
Forschung ist ergebnisoffen
Forschung ist nicht produkt- oder gewinnorientiert
unvermeidbar: Anwendungen
Sonne als LaborAtomphysik (Laser)
Technologieentwicklung
„Space Weather“
Zusammenhang Sonne-Klima
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Sonnensturm: Gefahr für die Erde?
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Geomagnetischer Sturm
Goodrich et al. 1998 GRLGoodrich et al. 1998 GRL
IMF B direction
AvgeAvge. solar wind speed: 410 km. solar wind speed: 410 km
Simulation: Simulation: ReaktionReaktion derder MagnetosphMagnetosphääre auf re auf MassenauswurfMassenauswurf von 6.1.97von 6.1.97
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Presse
A. Lagg – Rotary Südharz 47
Presse
Nein!