Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

340 KAPITEL 6. PLANETEN
Kleinste Partikel: Sonnenwind und Staub
Die Sonne verliert Materie in Form eines Sonnenwindes, das sind energetische Elektronen und Protonen
mit eingelagertem Magnetfeld.
Rate und Geschwindigkeit betragen
˙M⊙ = 10 14
g s−1 −4 M⊙
= 10
4.5Gyr
bei v = 500 km s −1
Der Massenverlust ist für die Sonne vollständig vernachläßigbar, für die Erde ist das ein Strom von
etwa
˙M⊕ = 1
� �2
R⊕
4 1AE
˙M⊙ = 6 · 10 4
g s −1
an ionisierten Teilchen, der allerdings größtenteils vom Erdmagnetfeld abgeschirmt wird. Das eingefrorene
Magnetfeld ist praktisch radial und beträgt bei magnetischer Flusserhaltung
Φ = BnF = const; B⊕ =
� �2
R⊕
B⊙
1AE
in der Nähe der Erde etwa 6 Gamma, d. h. 6 · 10 −5 Gauß. Der Sonnenwind ist für die Ausbildung des
Schweifs (Ionisation) eines Kometen verantwortlich.
• ZUSATZ (POLARLICHT)
Das Polarlicht (Nordlicht, Südlicht, engl. Aurora) ensteht in der Oberen Atmosphäre in der Nähe der magnetischen Pole
(und ist längs dieser gerichtet). Verantwortlich sind energetische Elektronen, die ins Erdfeld geraten. Die wichtigste
Anregung kommt von der Sonne, man findet eine Modulation mit der Rotationsperiode der Sonne von 27 Tagen.
Daneben gibt es interplanetaren Staub, welcher sich bei der Lichtstreuung (in der Erdatmosphäre)
als Zodiakallicht (in Sonnenrichtung und als Gegenschein in entgegengesetzter Richtung) bemerkbar
macht. Dieser stammt größtenteils von verdampfenden Kometen und zertrümmerten Asteroiden
(Staubteilchen: unpolarisiert) und freien Elektronen (polarisiert). Die Staubteilchen des Zodiakallichts
haben Durchmesser von 0.01 mm, die Dichte beträgt etwa (± 1 dex)
nStaub = 10 −14
cm −3
Sie bilden eine flache Scheibe um die Ekliptik, die Reflexion des Sonnenlichts ist eine bedeutende
Störkomponente für IR Beobachtungen (es gibt keine Löcher, durch die man durchschauen könnte).
Die tägliche Rate für die Akkretion an interplanetarem Material beträgt für die Erde 300 Tonnen (entsprechend
˙ M = 3 kg s−1 ), vergleichbar mit dem, was an Meteoriten
auf die Erde fällt.
Die Häufigkeit der chemischen Elemente in der Sonnenphotosphäre
wird anhand der angeregten Atome bestimmt.
Die Numerische Häufigkeit der chemischen Elemente der Sonnenphotosphäre
ist hier bezogen auf atomaren H.
[H] = 1012 Elementhäufigkeiten im Sonnensystem
Atom - Element relative
Zahl Symbol Häufigkeit
1 H 10
.
Die seltensten Haupt-Elemente haben dann bei dieser Normierung
eine Häufigkeit der Größenordnung 1, z. B. Gold (Z = 79):
[Au] = 6 und Uran (Z = 92, A = 238): [U] = 2. Die Nebenisotope
sind entsprechen seltener. Uran (Z = 92, A = 235) hat eine
Häufigkeit [U] = 0.6, etwa 1/3 vom Hauptisotop.
Das Element Li fehlt in der Sonnenphotosphäre, Be und B sind
unterhäufig. Sonst sind die relativen Häufigkeiten (z. B. die von
Si) der Hauptkomponenten ähnlich.
Spurenelemente werden durch den Sonnenwind und durch die
12
2 He 6 · 10 10
6 C 4 · 108 7 N 9 · 107 8 O 7 · 108 10 Ne 4 · 107 12 Mg 4 · 107 14 Si 5 · 107 16 S 2 · 107 26 Fe 3 · 107 Tab. 6.8: Solare Elementhäufigkeit