Sonnenaktivität

Obwohl die Sonne ein eher gewöhnlicher, durchschnittlicher Stern ist, ist sie für unsere Erde die Energiequelle schlechthin und beeinflußt in nicht unerheblichem Maß das Klima unseres Planeten.

Die Energie, die die Sonne abstrahlt wird in ihrem Inneren durch Kernfusion erzeugt. Vor ca. 5 Milliarden Jahren bestand unser Sonnensystem (die Sonne gab es damals natürlich noch nicht) lediglich aus einer Gaswolke, die sich aus etwa 82% Wasserstoff, 17% Helium und 1% von allen möglichen anderen Elementen zusammensetzte. Diese Mischung bildete schließlich durch die Massenanziehung einen “Urstern”, der noch über keine Leuchtkraft verfügte. Die Schwerkraft der so verbundenen Gasteilchen sorgte aber für eine Konzentration der Teilchen im Zentrum, wo der Druck immer weiter zunahm. Durch die Reibungsenergie, der zum Zentrum strömenden Teilchen enstand, Wärme. Für die Wasserstoffatome im Inneren des Zentrums, die aus einem Atomkern mit einem positiv geladenene Proton und einem negativ geladenen Elektron bestehen, wurde der Platz langsam eng. Irgendwann war die Dichte so hoch, daß es für die Elektronenhülle um den Wasserstoffkern keinen Platz mehr gab. Die Wasserstoffatome lösten sich auf, sodaß es im Kern nur noch einzelne Elektronen und Protonen gab. Protonen als positiv geladenen Teilchen stoßen sich gegenseitig ab, doch der zunehmende Druck im Inneren des “Ursterns” verhinderte irgendwann, daß sich die Protonen weiter ausweichen konnten. Die Protonen begannen miteinander zu verschmelzen. Bei diesem Prozeß wird zum einen Energie abgegeben und zum anderen ein Gegendruck erzeugt, der verhindert, daß sich der Stern weiter zusammen zieht und verdichtet. Diese abgegebene Energie ist es, die wir als Sonnenenergie wahrnehmen.

Druck im Inneren und Gegendruck von außen wird sich bei unsere Sonne noch für die nächsten 4 bis 5 Milliarden Jahre in der Waage halten. Danach wird aus unserer Sonne ein sog. “Roter Riese”. Dabei wird sich der Umfang der Sonne um das 100fache vergrößern. Durch die gigantische Ausdehnung sind die äußeren Gasschichten dann nur noch schwach durch die Gravitation des Kerns gebunden, die sich vom Kern lösen werden und dann einen sog.”planetarischen Nebel” bilden werden. Übrig bleibt, am Ende diese Prozeßes, in etwa 8 Milliarden Jahren, ein sog. “weißer Zwerg”. Ein weißer Zwerg hat nur noch eine Größe von einigen Tausend bis knapp 10.000 Kilometern und eine Temperatur von knapp 10.000° C. Aber bis dahin ist ja noch was Zeit.

Auf der Sonne gibt es nicht wie auf der Erde einen magnetischen Nord- oder Südpol. Sie verfügt stattdessen über eine Vielzahl an Polen, die sich über die gesamte Sonne verteilen und unterschiedlich stark sind. Sonnenflecken kennzeichnen die Stellen, an denen die Feldlinien wieder ein- oder austreten. Die magnetischen Felder über den Sonnenflecken sind sehr energiereich. Wenn diese Energie freigegeben wird entsteht eine Art Eruption, die auch als Sonnenwind oder auch Sonnen-Flare bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um eine Strahlungswelle die von Radiowellen bis hin zu Gammastrahlung reicht. Trifft diese Strahlungswelle auf das Erdmagnetfeld wird ein kleiner Anteil an Elektronen entlang der Erdmagnetfeldlinien über die Plasmaschicht in unsere Atmospähre geleitet. Dies geschieht auf einer geographischen Breite von + und - 70 Grad. Dort treffen Sie mit Atomen der Erdatmosphäre zusammen. Durch die hohe Geschwindigkeit des Zusammenstoßes verändern die Elektronen von Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen ihre Bahn. Wenn Sie wieder ihre ursprüngliche Position einnehmen geben sie ein Lichtphoton ab. Das Prinzip ähnelt einer Neonröhre und führt zu den schönen Polarlichtern.Dabei ist die Wellenlänge und damit die Farbe des entstehenden Lichtes abhängig vom Element und der Höhe des Zusammenstoßes. Sauerstoff leuchtet dabei rot und grün; Stickstoff hingegen blau und violett. Dies alles geschieht in einer Höhe von 90 - 500 Kilometern, wobei die blauen Polarlichter zwischen 90 und 100 Kilometer Höhe entstehen, die roten Polarlichter im Bereich von 120 Kilometern Höhe und die grünen Polarlichter zwischen 200 und 500 Kilometern Höhe entstehen.

Die Sonnenflecken, bzw. die damit in Zusammenhang stehenden Eruptionen, bescheren uns aber nicht nur die schönen Polarlichter. Die Sonne ist auch die primäre Quelle des Weltraumwetters, da sie durch die Kernfusion elektronmagnetische Strahlung sowie Teilchenstrahlung abgibt. Die emittierte Strahlung umfaßt dabei Gamma-, Röntgen- und Ultraviolettstrahlung, die gesamte Strahlung im sichtbaren Bereich, die Infrarotstrahlung und die Radiostrahlung. Die Intensität dieser Strahlung unterliegt einem 11-jährigen Zyklus. Je nach Intensität der Teilchenschauer kann dies für uns auf Erde drastische Auswirkungen haben. Im März 1989 führte ein Sonnensturm innerhalb von 90 Sekunden zum kompletten Ausfall des Stromnetzes in der kanadischen Provinz Quebec.

Haben Sie sich vielleicht schon mal gewundert, warum ihr Computer “spinnt” und nicht reproduzierbare Fehler verursacht? Die IBM untersuchte zu diesem Thema Anfang 1987 SRAM-Speicherchips in großer Höhe (3.100 m ü.M.) mit einem verblüffenden Ergebnis. Die Speicherchips wiesen eine Fehlerrate von mehreren Fehler pro Woche aus, während eine Vergleichsmessung auf Meereshöhenniveau, wo die Strahlung geringer ist, eine um den Faktor 13 kleinere Fehlerrate auswies. Die Intensität der kosmischen Strahlung ist aber nicht allein von der Höhe abhängig, sondern auch von der geographischen Position. Da das Erdmagnetfeld einem Dipolfeld ähnelt, treten in der Polarregion 6 mal mehr Neutronen auf als am Äquator.

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