Was ist Sonnenwind?

Sonnenwind

Dies ist ein künstlerisches Konzept des globalen Magnetfelds der Erde mit dem Bugschock. Die Erde befindet sich in der Mitte des Bildes, umgeben von ihrem Magnetfeld, dargestellt durch violette Linien. Der Bugstoß ist der blaue Halbmond rechts. Viele energetische Teilchen im Sonnenwind, dargestellt in Gold, werden vom magnetischen „Schild“ der Erde abgelenkt. (Bildnachweis: Walt Feimer (HTSI)/NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)



Der Sonnenwind strömt Plasma und Teilchen von der Sonne in den Weltraum. Obwohl der Wind konstant ist, sind es seine Eigenschaften nicht. Was verursacht diesen Strom und wie wirkt er sich auf die Erde aus?



Windiger Stern

Die Krone , die äußere Schicht der Sonne, erreicht Temperaturen von bis zu 2 Millionen Grad Fahrenheit (1,1 Millionen Grad Celsius). Auf dieser Ebene kann die Schwerkraft der Sonne die sich schnell bewegenden Teilchen nicht halten und sie strömen vom Stern weg.

Die Aktivität der Sonne verschiebt sich im Laufe ihres 11-Jahres-Zyklus, wobei sich die Anzahl der Sonnenflecken, die Strahlungsintensität und das ausgestoßene Material im Laufe der Zeit ändern. Diese Veränderungen beeinflussen die Eigenschaften des Sonnenwinds, einschließlich seines Magnetfelds, seiner Geschwindigkeit, seiner Temperatur und seiner Dichte. Der Wind unterscheidet sich auch je nach wo auf der sonne es kommt und wie schnell sich dieser Teil dreht.



Die Geschwindigkeit des Sonnenwinds ist über koronalen Löchern höher und erreicht Geschwindigkeiten von bis zu 800 Kilometern pro Sekunde. Die Temperatur und Dichte über koronale Löcher sind gering und das Magnetfeld ist schwach, sodass die Feldlinien zum Raum hin offen sind. Diese Löcher treten an den Polen und niedrigen Breitengraden auf und erreichen ihre größte Aktivität, wenn die Aktivität auf der Sonne am geringsten ist. Die Temperaturen bei schnellem Wind können bis zu 1 Million F (800.000 C) erreichen.

Bei der koronaler Streamer-Gürtel Um den Äquator bewegt sich der Sonnenwind langsamer, mit etwa 200 Meilen (300 km) pro Sekunde. Die Temperaturen im langsamen Wind erreichen bis zu 2,9 Millionen F (1,6 Millionen C).

Die Sonne und ihre Atmosphäre bestehen aus Plasma, einer Mischung aus positiv und negativ geladenen Teilchen bei extrem hohen Temperaturen. Aber wenn das Material, getragen vom Sonnenwind, die Sonne verlässt, wird es gasähnlicher.



'Wenn man sich weiter von der Sonne entfernt, sinkt die Magnetfeldstärke schneller als der Druck des Materials', sagte Craig DeForest, ein Sonnenphysiker am Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder, Colorado, in a Stellungnahme . 'Irgendwann fängt das Material an, sich mehr wie ein Gas zu verhalten und weniger wie ein magnetisch strukturiertes Plasma.'

Auswirkungen auf die Erde

Wenn der Wind von der Sonne wegweht, trägt er geladene Teilchen und magnetische Wolken . In alle Richtungen ausgestrahlt, wirbelt ein Teil des Sonnenwinds ständig auf unseren Planeten mit interessanten Effekten.

Wenn das vom Sonnenwind getragene Material die Oberfläche eines Planeten erreicht, würde seine Strahlung allen möglichen Lebewesen schweren Schaden zufügen. Das Magnetfeld der Erde dient als Abschirmung und leitet das Material um den Planeten herum, so dass es über ihn hinausströmt. Die Kraft des Windes streckt das Magnetfeld, so dass es auf der Sonnenseite nach innen geglättet und auf der Nachtseite gestreckt wird.



Manchmal spuckt die Sonne große Plasmaausbrüche aus, die als koronale Massenauswürfe (CMEs) oder Sonnenstürme bekannt sind. Während der aktiven Periode des Zyklus, die als Sonnenmaximum bekannt ist, häufiger auftreten, haben CMEs eine stärkere Wirkung als der normale Sonnenwind. [ Fotos: Atemberaubende Fotos von Sonneneruptionen und Sonnenstürmen ]

'Solarauswürfe sind die stärksten Treiber der Sonne-Erde-Verbindung', sagt die NASA auf ihrer Website für die Observatorium für solare terrestrische Beziehungen (STEREO) . 'Trotz ihrer Bedeutung verstehen Wissenschaftler weder den Ursprung und die Entwicklung von CMEs noch ihre Struktur oder Ausdehnung im interplanetaren Raum.' Die Mission STEREO will das ändern.

Wenn der Sonnenwind CMEs und andere starke Strahlungsausbrüche in das Magnetfeld eines Planeten trägt, kann dies dazu führen, dass das Magnetfeld auf der Rückseite zusammengedrückt wird, ein Prozess, der als magnetische Wiederverbindung bekannt ist. Geladene Teilchen strömen dann zurück in Richtung der magnetischen Pole des Planeten und verursachen wunderschöne Erscheinungen, die als Aurora Borealis in der oberen Atmosphäre bekannt sind. [ Fotos: Erstaunliche Auroras von 2012 ]

Obwohl einige Körper durch ein Magnetfeld abgeschirmt sind, fehlt anderen der Schutz. Der Mond der Erde hat nichts, um ihn zu schützen, also trägt er die volle Hauptlast. Merkur, der nächstgelegene Planet, hat ein Magnetfeld, das ihn vor dem normalen Standardwind abschirmt, aber er nimmt die volle Kraft stärkerer Ausbrüche wie CMEs auf.

Wenn die Ströme mit hoher und niedriger Geschwindigkeit miteinander interagieren, erzeugen sie dichte Regionen, die als gleichläufige Wechselwirkungsregionen (CIRs) bekannt sind, die geomagnetische Stürme auslösen, wenn sie mit der Erdatmosphäre interagieren.

Der Sonnenwind und die geladenen Teilchen, die er trägt, können die Satelliten der Erde beeinflussen und Globale Positionierungssysteme (GEOGRAPHISCHES POSITIONIERUNGS SYSTEM). Starke Bursts können Satelliten beschädigen oder GPS-Signale um Dutzende von Metern verschieben.

Der Sonnenwind zerzaust alle Planeten im Sonnensystem. Die New Horizons-Mission der NASA entdeckte es weiterhin, während es zwischen Uranus und Pluto reiste.

'Geschwindigkeit und Dichte durchschnittlich zusammen, wenn sich der Sonnenwind herausbewegt', sagte Heather Elliott, Weltraumwissenschaftlerin am SwRI in San Antonio, Texas, in a Stellungnahme . „Aber der Wind wird immer noch durch Kompression erwärmt, während er sich fortbewegt, sodass Sie selbst im äußeren Sonnensystem Beweise für das Rotationsmuster der Sonne in der Temperatur sehen können.

Den Sonnenwind studieren

Wir kennen den Sonnenwind seit den 1950er Jahren, aber trotz seiner weitreichenden Auswirkungen auf die Erde und auf Astronauten wissen Wissenschaftler immer noch nicht, wie er sich entwickelt. Mehrere Missionen in den letzten Jahrzehnten haben versucht, dieses Mysterium zu erklären.

Gestartet am 6. Oktober 1990, Ulysses-Mission der NASA studierte die Sonne in verschiedenen Breitengraden. Es hat über mehr als ein Dutzend Jahre die verschiedenen Eigenschaften des Sonnenwinds gemessen.

Die Satellit Advanced Composition Explorer (ACE) umkreist einen der besonderen Punkte zwischen Erde und Sonne, der als Lagrange-Punkt bekannt ist. In diesem Bereich ziehen die Schwerkraft der Sonne und des Planeten gleichermaßen an und halten den Satelliten in einer stabilen Umlaufbahn. ACE wurde 1997 eingeführt und misst den Sonnenwind und bietet Echtzeitmessungen des konstanten Partikelflusses.

Die Zwillingsraumsonden STEREO-A und STEREO-B der NASA untersuchen den Rand der Sonne, um zu sehen, wie der Sonnenwind entsteht. STEREO wurde im Oktober 2006 auf den Markt gebracht und bietet 'einen einzigartigen und revolutionären Blick auf das Sonne-Erde-System', laut NASA .

Eine neue Mission soll Licht in die Sonne und ihren Sonnenwind bringen. NASAs Parker Solarsonde , das im Sommer 2018 auf den Markt kommen soll, soll „die Sonne berühren“. Nach mehreren Jahren enger Umlaufbahn um den Stern wird die Sonde zum ersten Mal in die Korona eintauchen und eine Kombination aus Bildgebung und Messungen verwenden, um das Verständnis der Korona zu revolutionieren und das Verständnis des Ursprungs und der Entwicklung des Sonnenwinds zu verbessern.

'Parker Solar Probe wird Fragen zur Sonnenphysik beantworten, über die wir seit mehr als sechs Jahrzehnten rätseln', sagte Nicola Fox, Wissenschaftlerin des Parker Solar Probe-Projekts vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University, in a Stellungnahme . 'Es ist eine Raumsonde voller technologischer Durchbrüche, die viele der größten Rätsel um unseren Stern lösen wird, einschließlich der Frage, warum die Korona der Sonne so viel heißer ist als ihre Oberfläche.'

Zusätzliche Ressourcen

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