Objekt des Monats
Juli 2015
Weltraumwetter

 
 

Am Montag, den 22. Juni ereignete sich auf der Sonne eine große Eruption. In der Nacht zum Donnerstag erreichte die Teilchen-Wolke die Erde und zwischen 2 und 5 Uhr waren Polarlichter über Bayern zu beobachten. Auch am 18. März dieses Jahres waren Polarlichter zu sehen. (Vilshofener Anzeiger) .
Um, unter anderem, Polarlichter vorher sagen zu können, ist es wichtig das Weltraumwetter zu kennen. 

 

 
 

Das Weltraumwetter beschreibt allgemein Veränderungen im interplanetaren und interstellaren Medium. Für uns ist der erdnahe Raum wichtig.
Hauptsächliche Ursachen sind der Sonnenwind und die galaktische kosmische Strahlung der Milchstraße. Durch diese Einflüsse gelangen in unregelmäßigen Abständen verstärkt Materie-Teilchen und Strahlungsströme in das Umfeld der Erde und beeinflussen damit die irdische Magnetosphäre, Ionosphäre und Erdatmosphäre.

 
 

Die galaktische kosmische Strahlung geht von der Milchstraße und den Galaxien aus. Sie besteht aus deutlich energiereicherer und Teilchen, wie Gammastrahlung, Elektronen, Protonen und ionisierten Atomen. Beim Auftreffen auf die obere Atmosphäre verursacht sie die Höhenstrahlung (Gammastrahlung). Diese Strahlung ist ständig vorhanden und gleichmäßig verteilt.

 
 

Die interplanetare Strahlung hat ihren hauptsächlichen Ursprung in der Sonne. Die Stärke des Sonnenwinds hängt vom elfjährigen Sonnenzyklus ab. Ist die Sonne im Aktivitätsmaximum, ist auch der Sonnenwind häufiger und stärker. Die Partikel des Sonnenwinds werden durch aktive Gebiete auf der Sonnenoberfläche verursacht. Über einem hellen Flare können die Magnetfeldlinien aufbrechen und die von ihnen festgehaltenen Ionen in den Weltraum schleudern. Protuberanzen können sich von der Oberfläche lösen.   
Der Masseverlust der Sonne durch den Sonnenwind beträgt etwa den 10-13. Teil ihrer Masse pro Jahr. Das ist etwa ein Millionstel der Erdmasse.  

 
 

Im Februar 2015 wurde eine Raumsonde von den USA gestartet, um den Sonnenwind und seine Wechselwirkungen mit dem Erdmagnetfeld sowie das Erdklima zu beobachten. Die Sonde heißt DSCOVR (Deep Space Climate Observatory), zu deutsch: Klimaobservatorium im tiefen Weltraum. Sie wird im Sommer ihre Arbeit im Librationspunkt L1 aufnehmen.
Die Librations- oder Lagrange-Punkten sind, bezogen auf die Planeten, jene Punkte im Schwerkraftfeld des Sonnensystems, an denen sich die Anziehungskräfte der Sonne und des jeweiligen Planeten gegenseitig aufheben. Diese Punkte bewegen sich relativ zur Erde nicht und umkreisen mit ihr die Sonne.
Die Abbildung links zeigt diese 5 besonderen Lagrange Orte.  
Da die Sonde DSCOVR im Librationspunkt L1 platziert ist, also zwischen Sonne und Erde, dient sie auch als Warnboje für Sonnenstürme, denn sie wird von ihm zuerst getroffen. Die Betreiber möchten so eine Vorwarnzeit von 15 bis 60 Minuten erreichen.

So bleibt für die Erde eine Vorwarnzeit von 5000 Sekunden oder 83 Minuten (Entfernung zu L1 ist 1,5 Millionen km, Geschwindigkeit des Sonnenwinds beträgt in 25R0 300 km/s)  

 
 

Auswirkungen auf die Erde:

  Der Sonnenwindtrifft auf das Erdmagnetfeld.
 
 

 

  • Starke Sonnenwinde haben auch Einfluss auf die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen und können unter anderem den Kurzwellenfunk und die Kommunikation mit Satelliten stören. Die geladenen Teilchen des Sonnenwinds wirken in der Ionosphäre, die geladenen ist – aus Ionen besteht (daher der Name). Sie verändert ihren Ionisationsgrad.
  • Er verursacht ein Ansteigen der Ionosphäre und damit eine Störung des Funkverkehrs. (Reflexion der Wellen an der Ionosphäre)
  • Die Teilchen des Sonnenwinds können in den oberen Luftschichten Polarlichter verursachen. Sind die Eruptionen auf der Sonne besonders stark, können die Teilchen im Magnetfeld bis in unsere Breiten vordringen und auch hier Polarlichter auslösen.
  • Es wird für möglich gehalten, dass besonders starke Sonnenwinde zu einem globalen Totalausfall von Stromversorgung und Computerfunktionen führen könnten. Durch Ionisation der Atmosphäre steigt ihre Leitfähigkeit und somit kann es zu Kurzschlüssen kommen.
  • Durch die geladenen Teilchen des Sonnenwinds kann in den Satelliten ein elektrischer Strom induziert werden, der den Satelliten schädigt, wenn nicht Maßnahmen zum Schutz des Satelliten ergriffen wurden.  
 
 

Die Sonne verliert durch den Sonnenwind pro Sekunde etwa eine Million Tonnen ihrer Masse. Man unterscheidet den langsamen und den schnellen Sonnenwind. Die Geschwindigkeit des langsamen Sonnenwinds liegt bei etwa 400 Kilometern pro Sekunde, der schnelle Sonnenwind, der an den koronalen Löchern austritt, erreicht 800 bis 900 Kilometer pro Sekunde (dies entspricht etwa drei Millionen Kilometer pro Stunde). In Erdnähe hat der Sonnenwind eine Dichte von etwa 5 Millionen Teilchen pro Kubikmeter. Im besten Vakuum auf der Welt finden wir 50 mal mehr Teile.