Astro Vortrag

Sonnenwind &Wechselwirkungen Sonne-Erde

Präsentation

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Marlen Hummel, Astronomie 2

Inhalt

Sonnenwind I

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Entstehung des Polarlichts auf der Erde

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Sonnenwind II

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Polarlichter auf anderen Planeten

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Auswirkungen des Sonnenwindes

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Van- Allen'scher Strahlungsgürtel

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Polarlichter

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Quellen

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Bilder

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Sonnenwind I

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 II

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.

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

Carrington-Event von 1859: Richard Carrington, Zusammenhang zw. Sonnenflares und zeitlich versetzten irdischen Magnetfeldstürmen

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

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

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

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

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

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

Schockfront

Magnetfeldlinien des Erdmagnetfelds

Plasmaschicht

Sonnenwind

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

Entstehung des Polarlichts auf der Erde

- 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

Polarlichter auf anderen Planeten

Auch auf anderen Planeten im Sonnensystem gibt es Polarlichter.- benötigen Magnetfeld Planeten mit Polarlichtern sind: Jupiter, Uranus, Venus, Erde, Neptun, Saturn

Van- Allen'scher Strahlungsgürtel

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.

quellen

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

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