Astro Vortrag

Marlen Hummel, Astronomie 2

Präsentation

Sonnenwind &Wechselwirkungen Sonne-Erde

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Inhalt

Sonnenwind I

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Sonnenwind II

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Auswirkungen des Sonnenwindes

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Polarlichter

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Bilder

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Entstehung des Polarlichts auf der Erde

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Van- Allen'scher Strahlungsgürtel

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Quellen

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Polarlichter auf anderen Planeten

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Definition: ist ein Strom geladener Teilchen, welcher zu jeder Zeit von der Sonne (in alle Richtungen) abstrahlt

- Bestandteil der kosmischen Strahlung-> keine elektromagnetische Strahlung sondern Teilchenstrom aus freien Elektronen und Protonen

- erzeugt Polarlichter auf der Erde

- Sonne verliert durch Sonnenwind pro Sekunde ca. eine Million Tonnen ihrer Masse

- stammt aus äußeren Schichten der Sonne (aber Elementhäufigkeit des Windes unterscheidet sich zu der jeweiligen Schicht)

Sonnenwind I

Anfang 20. Jahrhunderts: Kristian Birkeland: Polarlichter sind durch Teilchenströme von der Sonne ausgelöst.

Ludwig Biermann: „Solare Teilchenstrahlung“ , um die Richtung der Kometenschweife erklären zu können. 1951: Biermann, diese Eigenschaft kommt durch die Bewegung des Kometen in einem sich ebenfalls bewegenden Teilchenstrom -> seitliches Abdriften durch die Strömung.

Viele Raumfahrtmissionen: Daten des Sonnenwindes: außerhalb und innerhalb der Erdumlaufbahn, in Erdnähe und außerhalb

Carrington-Event von 1859:

Richard Carrington,

Zusammenhang zw. Sonnenflares und zeitlich versetzten irdischen Magnetfeldstürmen

1959: Existenz des Sonnenwinds durch die sowjetische Lunik 1 und 1962 durch die amerikanische Raumsonde Mariner 2 auf ihrem Weg zur Venus experimentell bestätigt

Sonnenwind II

1951: E.N. Parker: magnetohydrodynamische Theorie zur Beschreibung des Sonnenwindes

Heute: Bemühungen Antrieb von Raumfahrzeugen mit Sonnenwind über Sonnensegel zu regeln

Heute: Weltraumwetter wird verstärkt beobachtet, für Frühwarnung vor stürmischem Weltraumwetter (wegen zunehmend technisierten Zivilisation)

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Auswirkungen des Sonnenwindes

- Kometen: Kometenschweife zeigen immer in einem leichten Winkel von der Sonne weg (Sonnenwind reißt Gas- und Staubteilchen des Schweifes mit)

- Polarlichter (genaueres später)

- Weltraumwetter (erdnaher Bereich): Stoßwellen im Sonnenwind durch Sonneneruption bei hoher Sonnenaktivität

-> geomagnetischer Sturm: Polarlichter in Süddeutschland
-> magnetischer Sturm: Schäden an Satelliten; tödliche Protonstrahlung für Astronauten außerhalb der ISS; Spannungstöße in Überlandleitungen oder Pipelines; Störung von GPS und Fehrnsehen

Sonnenwind

Magnetfeldlinien des Erdmagnetfelds

Plasmaschicht

Schockfront

Polarlichter

Definition: ist eine Leuchterscheinung die in der Erdathmosphäre der Polarregion auftritt, es gibt also Nord- & Südlichter

- bei magnetischen Stürmen: besonders intesiv

- 100 bis 500km Höhe (Elektronen stoßen mit Gasteilchen zusammen und regen diese an) -> geladene Teilchen von Sonnenwind

- Farben: grün (angeregte Sauerstoffatome) -> 100km Höhe, rot -> 200km Höhe

blau oder violett (angeregte Stickstoffmoleküle) ,

Bilder

- Sonnenwind trifft auf das Magnetfeld der Erde und verformt dieses dabei

- Tagseite wird zusammengerdrückt; Nachtseite verlängert

- bei Auftreffen werden die Teilchen des Sonnenwinds abgebremst -> bilden Schockfront

- abgebremste Teilchen -> abgelenkt zur Nachtseite der Plasmaschicht

- - Teilchen fliegen entlang der Erdmagnetfeldlinien (Lorenzkraft)

- treffen in Polnähe in großer Höhe auf Sauerstoff- und Stickstoffatome der Erdathomosphäre

- Atome werden ionisiert und strahlen farbliche Lichter aus

Entstehung des Polarlichts auf der Erde

Auch auf anderen Planeten im Sonnensystem gibt es Polarlichter.

- benötigen Magnetfeld

Planeten mit Polarlichtern sind: Jupiter, Uranus, Venus, Erde, Neptun, Saturn

Polarlichter auf anderen Planeten

Definition: ist der Strahlungsgürtel der Erde -> ein Ring energiereicher gelandener Teilchen im All, welche durch das Magnetfeld eingefangen werden

- Magnethosphäre = Schutzschild der Erde vor Teilchen

- besteht aus zwei Strahlungszonen: innere -> niedrigen geografischen Breiten, d. h. Nähe des Äquators, 700 bis 6.000 Kilometer über der Erdoberfläche und besteht hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen. äußere -> etwa 16.000 bis 58.000 Kilometer Höhe und enthält vorwiegend Elektronen

- geladene kosmische Teilchen werden im Van-Allen-Gürtel durch das Magnetfeld der Erde infolge der Lorentzkraft abgelenkt, in einer magnetischen Flasche eingeschlossen und schwingen so zwischen den Polen der Erde mit einer Schwingungsdauer von etwa einer Sekunde hin und her.

- Gürtel überladen -> Partikel streifen die obere Erdatmosphäre und regen diese zur Fluoreszenz an, wodurch das Polarlicht entsteht.

Van- Allen'scher Strahlungsgürtel

Bild- & Videoquellen:

-https://i.pinimg.com/236x/b7/cb/25/b7cb2532c1209940388a8fde684b70be.jpg

https://www.fr.de/bilder/2022/03/22/91428020/28496734-spektakulaere-polarlichter-sind-ein-einzigartiger-anblick-rund-um-die-tag-und-nacht-gleiche-ist-die-chance-auf-polarlichter-am-groessten-archivbild-2pGxa89yFwea.jpg

- https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSko8JD3MLOUFb542sikl7Xv6xTr6Yhdx67ug&usqp=CAU

- https://www.backpacker-dude.com/wp-content/uploads/2017/06/Polarlichter-Schweden-Header.jpg

- https://img1.outdoor-magazin.com/polarlicht-roemmelt-1-jpg--fotoshowBig-32ff0c0c-1593225.jpg

- https://blog.katla-travel.is/wp-content/uploads/island-polarlicht-6-1170x781.jpg

-https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/Van_Allen.jpg

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/Structure_of_the_magnetosphere_LanguageSwitch.svg/langde-1024px-Structure_of_the_magnetosphere_LanguageSwitch.svg.png

https://www.teleskopguide.net/wp-content/uploads/2018/07/Magnetfeld-der-Erde.png

- http://www.auroreboreale.net/wp-content/uploads/2021/09/jupiter-aurore.jpg

https://www.youtube.com/watch?v=gixNSiqdyVU

quellen

Textquellen:

- https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenwind

- https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Sonnenwind

- Dieter Beckmann: Astrophysik, 2015

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/farben-des-himmels#

- https://de.wikipedia.org/wiki/Polarlicht

http://www.auroreboreale.net/de/polarlichter-auf-anderen-planeten/

- https://physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Van-Allen-G%C3%BCrtel

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