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Solare Radioastronomie Die solare Radioastronomie befasst sich mit der Radiostrahlung der Sonne und deren Ursachen Inhal

Solare Radioastronomie

Die solare Radioastronomie befasst sich mit der Radiostrahlung der Sonne und deren Ursachen.

Überblick Bearbeiten

Die Sonne ist nicht nur ein Strahler für Licht im optischen Bereich. Ihr elektromagnetisches Spektrum umfasst vielmehr einen großen Wellenlängenbereich und einen Teil dieses Spektrums bildet die Radiostrahlung. Mit verschiedenen Antennen, wie z. B. in einer dem Astrophysikalischen Instituts Potsdam (AIP) gehörenden Anlage, werden die von der Sonne abgestrahlten Radiowellen aufgefangen, aufgezeichnet und ausgewertet. Eine Übersicht der Daten steht für alle öffentlich Live im Internet zur Verfügung.

Die Radioabstrahlung der Sonne hängt stark von der Sonnenaktivität ab. Bei geringer Sonnenaktivität (wenig Sonnenflecken) ist ihr Radiospektrum zeitlich konstant. Bei hoher Sonnenaktivität kommen zu den konstanten Beiträgen noch zeitlich variable Anteile dazu, die die konstanten in ihrer Intensität deutlich übertreffen.

Radioabstrahlung der wenig aktiven Sonne Bearbeiten

Die Brechung der Radiowellen in der Sonnenkorona hat zur Folge, dass bei bestimmten Wellenlängen nur Radiowellen gemessen werden können, die aus einer wellenlängenabhängigen Mindesthöhe kommen. Im Einzelnen bedeutet das:

  • Radiowellen im Meterbereich kommen aus Bereichen weit über der sichtbaren Sonnenoberfläche. Ihre Intensität ist im Zentrum der Sonnenscheibe am größten und nimmt zum Rand hin ab. 5-m-Wellen sind bis zu Abständen von etwa zwei Sonnenradien vom Zentrum der Sonnenscheibe sichtbar.
  • Bei Wellenlängen zwischen etwa 10 cm und 3 m kommen die Radiowellen aus einem schmalen, leuchtenden Bereich um die optisch sichtbare Sonne herum. Die Sonnenscheibe selbst erscheint dunkel.
  • Bei Wellenlängen unter 10 cm ist die Brechung der Radiowellen derjenigen von sichtbarem Licht ähnlich, auch die geringe Dichte der Korona kommt zum Tragen. Radiowellen durchlaufen die Korona infolgedessen näherungsweise geradlinig und die Abstrahlung der Korona ist so schwach, dass auch kein heller, schmaler Rand sichtbar ist.

Entstehungsmechanismus der Radiostrahlung Bearbeiten

Bei der nicht thermischen Radiostrahlung, welche vorwiegend aus der Korona der Sonne emittiert wird, handelt es sich um Plasmastrahlung, welche infolge der kollektiven Schwingungen der Plasmateilchen entstehen. Daher können Rückschlüsse aus der Frequenz der Radiostrahlung auf die Frequenz der lokalen Schwingungen gemacht werden. Bei genauerer Rechnung lässt sich zeigen, dass die lokale Elektronen-Plasma-Schwingungsfrequenz proportional zur Wurzel der Teilchenzahldichte der Elektronen ist:

(Elementarladung , elektrische Feldkonstante , Elektronenmasse , Teilchenzahldichte der Elektronen )

Die Sonnenatmosphäre ist aufgrund der Sonnengravitation barometrisch, was bedeutet, dass die Teilchendichte zum Sonnenzentrum hin zunimmt. Daher existiert ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Elektronen-Plasma-Frequenz der ausgesendeten Radiowellen zur Entfernung der Radioquelle vom Sonnenmittelpunkt. Damit ist es möglich, jeder Radiofrequenz eindeutig (sofern man über ein Dichtemodell der Sonne verfügt) eine Höhe der Radioquelle zuzuordnen: Radiostrahlung hoher Frequenzen entsteht demnach aus den dem Sonnenmittelpunkt nahen Radioquellen. Mit Hilfe von Radiospektren lassen sich also die Bewegungen von Radioquellen innerhalb der Sonnenatmosphäre beobachten.

Radiostrahlung der aktiven Sonne Bearbeiten

Befindet sich die Sonne in einer Phase hoher Aktivität, kommen zwei weitere Komponenten solarer Radiowellen dazu:

  • Die langsam variable Komponente: Diese Radiowellen stammen aus diskreten Gebieten der sichtbaren Sonnenscheibe, meist aus Fleckengebieten. Die Intensität korreliert mit der Sonnenfleckenrelativzahl. Die Wellenlänge dieser Komponente beträgt 1 bis 100 cm mit einem Maximum bei 15 cm.
  • Strahlungsausbrüche: Die Wellenlänge liegt zwischen 1 cm und 15 m. Die Intensität während der Strahlungsausbrüche liegt bei den kurzen Wellenlängen beim 20- bis 40-fachen, bei den langen Wellenlängen beim 100.000-fachen des normalen Wertes. Die Frequenz hängt, wie oben beschrieben, von den Eigenschaften der Korona ab, so dass aus dem zeitlichen Verlauf der Frequenz die Wanderung des Ausbruchs durch die Sonnenatmosphäre verfolgt werden kann.

Trivia Bearbeiten

Die Radiostrahlung der Sonne trägt als Sonnenrauschen zur Rauschtemperatur am Eingang von Funkempfängern bei. Richtfunkstrecken und Satellitenempfang können gestört werden, wenn die Empfangsantenne in die Sonne blickt.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Aktuelle Sonnenaktivität
  2. Kristen Rohlfs, T. L. Wilson u. a.: Tools of radio astronomy. Springer, Berlin 1999. ISBN 3-540-66016-X, S. 254–257
  3. Arnold Hanslmeier: Einführung in Astronomie und Astrophysik. Spektrum Verlag, 2. Auflage 2007. S. 227–229, ISBN 978-3-8274-1846-3
  4. Hans Dodel, Sabrina Eberle: Satellitenkommunikation. Springer, 2007, ISBN 978-3-540-29575-4, Seite 29.

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Die solare Radioastronomie befasst sich mit der Radiostrahlung der Sonne und deren Ursachen Inhaltsverzeichnis 1 Uberblick 2 Radioabstrahlung der wenig aktiven Sonne 2 1 Entstehungsmechanismus der Radiostrahlung 3 Radiostrahlung der aktiven Sonne 4 Trivia 5 Einzelnachweise 6 WeblinksUberblick BearbeitenDie Sonne ist nicht nur ein Strahler fur Licht im optischen Bereich Ihr elektromagnetisches Spektrum umfasst vielmehr einen grossen Wellenlangenbereich und einen Teil dieses Spektrums bildet die Radiostrahlung Mit verschiedenen Antennen wie z B in einer dem Astrophysikalischen Instituts Potsdam AIP gehorenden Anlage werden die von der Sonne abgestrahlten Radiowellen aufgefangen aufgezeichnet und ausgewertet Eine Ubersicht der Daten steht fur alle offentlich Live im Internet zur Verfugung 1 Die Radioabstrahlung der Sonne hangt stark von der Sonnenaktivitat ab Bei geringer Sonnenaktivitat wenig Sonnenflecken ist ihr Radiospektrum zeitlich konstant Bei hoher Sonnenaktivitat kommen zu den konstanten Beitragen noch zeitlich variable Anteile dazu die die konstanten in ihrer Intensitat deutlich ubertreffen Radioabstrahlung der wenig aktiven Sonne BearbeitenDie Brechung der Radiowellen in der Sonnenkorona hat zur Folge dass bei bestimmten Wellenlangen nur Radiowellen gemessen werden konnen die aus einer wellenlangenabhangigen Mindesthohe kommen Im Einzelnen bedeutet das Radiowellen im Meterbereich kommen aus Bereichen weit uber der sichtbaren Sonnenoberflache Ihre Intensitat ist im Zentrum der Sonnenscheibe am grossten und nimmt zum Rand hin ab 5 m Wellen sind bis zu Abstanden von etwa zwei Sonnenradien vom Zentrum der Sonnenscheibe sichtbar Bei Wellenlangen zwischen etwa 10 cm und 3 m kommen die Radiowellen aus einem schmalen leuchtenden Bereich um die optisch sichtbare Sonne herum Die Sonnenscheibe selbst erscheint dunkel Bei Wellenlangen unter 10 cm ist die Brechung der Radiowellen derjenigen von sichtbarem Licht ahnlich auch die geringe Dichte der Korona kommt zum Tragen Radiowellen durchlaufen die Korona infolgedessen naherungsweise geradlinig und die Abstrahlung der Korona ist so schwach dass auch kein heller schmaler Rand sichtbar ist 2 Entstehungsmechanismus der Radiostrahlung Bearbeiten Bei der nicht thermischen Radiostrahlung welche vorwiegend aus der Korona der Sonne emittiert wird handelt es sich um Plasmastrahlung welche infolge der kollektiven Schwingungen der Plasmateilchen entstehen Daher konnen Ruckschlusse aus der Frequenz der Radiostrahlung f radio displaystyle f text radio nbsp auf die Frequenz der lokalen Schwingungen f plasma displaystyle f text plasma nbsp gemacht werden Bei genauerer Rechnung lasst sich zeigen dass die lokale Elektronen Plasma Schwingungsfrequenz f plasma displaystyle f text plasma nbsp proportional zur Wurzel der Teilchenzahldichte der Elektronen N e displaystyle N e nbsp ist f radio f plasma 1 2 p e 2 N e e 0 m e displaystyle f text radio approx f text plasma frac 1 2 pi sqrt frac e 2 N e varepsilon 0 m e nbsp Elementarladung e displaystyle e nbsp elektrische Feldkonstante e 0 displaystyle varepsilon 0 nbsp Elektronenmasse m e displaystyle m e nbsp Teilchenzahldichte der Elektronen N e displaystyle N e nbsp Die Sonnenatmosphare ist aufgrund der Sonnengravitation barometrisch was bedeutet dass die Teilchendichte N e displaystyle N e nbsp zum Sonnenzentrum hin zunimmt Daher existiert ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Elektronen Plasma Frequenz der ausgesendeten Radiowellen zur Entfernung der Radioquelle vom Sonnenmittelpunkt Damit ist es moglich jeder Radiofrequenz eindeutig sofern man uber ein Dichtemodell der Sonne verfugt eine Hohe der Radioquelle zuzuordnen Radiostrahlung hoher Frequenzen entsteht demnach aus den dem Sonnenmittelpunkt nahen Radioquellen Mit Hilfe von Radiospektren lassen sich also die Bewegungen von Radioquellen innerhalb der Sonnenatmosphare beobachten Radiostrahlung der aktiven Sonne BearbeitenBefindet sich die Sonne in einer Phase hoher Aktivitat kommen zwei weitere Komponenten solarer Radiowellen dazu Die langsam variable Komponente Diese Radiowellen stammen aus diskreten Gebieten der sichtbaren Sonnenscheibe meist aus Fleckengebieten Die Intensitat korreliert mit der Sonnenfleckenrelativzahl Die Wellenlange dieser Komponente betragt 1 bis 100 cm mit einem Maximum bei 15 cm Strahlungsausbruche Die Wellenlange liegt zwischen 1 cm und 15 m Die Intensitat wahrend der Strahlungsausbruche liegt bei den kurzen Wellenlangen beim 20 bis 40 fachen bei den langen Wellenlangen beim 100 000 fachen des normalen Wertes Die Frequenz hangt wie oben beschrieben von den Eigenschaften der Korona ab so dass aus dem zeitlichen Verlauf der Frequenz die Wanderung des Ausbruchs durch die Sonnenatmosphare verfolgt werden kann 3 Trivia BearbeitenDie Radiostrahlung der Sonne tragt als Sonnenrauschen zur Rauschtemperatur am Eingang von Funkempfangern bei Richtfunkstrecken und Satellitenempfang konnen gestort werden wenn die Empfangsantenne in die Sonne blickt 4 Einzelnachweise Bearbeiten Aktuelle Sonnenaktivitat Kristen Rohlfs T L Wilson u a Tools of radio astronomy Springer Berlin 1999 ISBN 3 540 66016 X S 254 257 Arnold Hanslmeier Einfuhrung in Astronomie und Astrophysik Spektrum Verlag 2 Auflage 2007 S 227 229 ISBN 978 3 8274 1846 3 Hans Dodel Sabrina Eberle Satellitenkommunikation Springer 2007 ISBN 978 3 540 29575 4 Seite 29 Weblinks BearbeitenSolare Radioastronomie beim AIP Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Solare Radioastronomie amp oldid 200367901