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Weltraumwetter

 

Die Phänomene der aktiven Sonne - wie Flares und koronale Massenauswürfe (CMEs) - haben starke Auswirkungen auf die Erde, ihre Umgebung, und unsere technische Zivilisation. Flares erzeugen starke UV- und Röntgenstrahlung und beschleunigen Elektronen, Protonen und schwere Ionen auf hohe Energien. CMEs beschleunigen ebenfalls geladenen Teilchen und können geomagnetische Stürme auslösen, wenn sie mit der Erdmagnetosphäre kollidieren. Diese Effekte der solar-terrestrischen Beziehungen nennen wir Weltraumwetter.

 

Weltraumwetter: Effekte

erhöhte elektromagnetische Strahlung: Hier ist vor allem von Flares erzeugte UV- und Röntgenstrahlung relevant. Die Hochatmosphäre der Erde absorbiert diese Strahlung, wird dadurch aufgeheizt und expandiert. Die Luftdichte in niedrigen Erdorbits (ca. 400 km) steigt daher, was einen erhöhten Abbremseffekt für Satelliten zur Folge hat. Im Extremfall kann das zu (verfrühten) Absturz eines Satelliten führen. Die kurzwellige Strahlung erhöht auch den Ionisationsgrad der Ionsophäre, was Konsequenzen für den Kurzwellenfunkverkehr sowie für Satellitennavigationssysteme wie das GPS hat.

Energiereiche Teilchen: Von Flares und CMEs beschleunigte Protonen und Elektronen können Satellitenelektronik beschädigen sowie Astronauten gefährden.

Geomagnetische Stürme: die Kollision eines koronalen Massenauswurfes mit der Erdmagnetosphäre löst Rekonnektionsprozesse aus. Dabei kommt es zu starken Veränderungen des Erdmagnetfeldes - einem geomagnetischen Sturm. Dabei können in langen elektrischen Leitern wie Hochspannungsleitungen oder Pipelines starke Ströme induziert werden, was zur Zerstörung von Transformatoren bzw. zur beschleunigten Korrosion von Pipelines führen kann. Gleichzeitig werden in der Erdmagnetosphäre selbst Teilchen beschleunigt. Die in die Erdatmosphäre eintretenden Partikel verursachen die Polarlichter.Weltraumwetter: relevante Beobachtungen

Die von Flares und CMEs beschleunigten Teilchen können direkt in-situ mit Satelliteninstrumenten detektiert werden, oder aber indirekt durch die von ihnen generierte Radio- und Röntgenemission. Die mit CMEs verbundenen Plasmawolken können mit Koronagraphen beobachtet werden, und wenn sie einen Satelliten passieren, können ihre Eigenschaften ebenfalls in-situ bestimmt werden.

Die Arbeitsgruppe für Solare Radiophysik am AIP beteiligt sich an mehreren Instrumenten, die für Studien des Weltraumwetters relevant sind

Radiobeobachtungen: Die Radiodaten von LOFAR und OSRA decken die Korona ab, während SWAVES an Bord von STEREO die beobachtbare Region bis in den interplanetaren Raum hinein erweitert. Die zwei STEREO-Sonden verfolgen zusätzlich CMEs im optischen Spektralbereich.

Röntgenbeobachtungen: Die vom Flare beschleunigten Elektronen sowie das aufgeheizte Plasma emittieren Röntgenstrahlung. Mit dem Röntgenteleskop RHESSI können Röntgenquellen gleichzeitig spektroskopiert und abbildend beobachtet werden. Dies gibt neue Einsichten in die Physik der Energiefreisetzung und Teilchenbeschleunigung in solaren Flares.