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Magnetfelder
Der Zeeman Effekt<br />
Im Falle der LS-Kopplung (schwaches Feld)<br />
gibt es ein magnetische Quantenzahl MJ die<br />
die Komponente des totalen Drehimpulses in<br />
eine Richtung beschreibt. Mögliche Werte<br />
sind -J...J, wobei J Werte zwischen |L-S| bis<br />
L+S annehmen kann. Im Falle eines<br />
!<br />
Magnetfeldes ergeben sich 2J+1<br />
Energieniveaus (MJ). Übergänge unterliegen<br />
der Auswahlregel<br />
"M J = 0,±1
!<br />
n 2S+1 LJ;L = S,P,D,F<br />
!
!<br />
g =1+<br />
Landé-Faktor<br />
J(J +1) + S(S +1) " L(L +1)<br />
2J(J +1)<br />
Sei g und g‘ die Landé-Faktoren, sowie M und M‘ die<br />
magnetischen Quantenzahlen eines Übergangs, so<br />
definieren wir als Landé-Faktor des Übergangs g eff :<br />
!<br />
!<br />
g eff = gM " g' M'
!<br />
Die Stokes Paramter<br />
Stellen wir uns eine monchromatische,<br />
elektromagnetische Welle die sich in z-Richtung<br />
ausbreitet vor:<br />
E x = " x cos#<br />
Ey = " y cos(# + $)<br />
!<br />
Wobei " = #t $ kz die Phasendifferenz<br />
zwischen ! Ex und Ey ist. " x und " y sind die<br />
Amplituden und " beschreibt die ( elliptische )<br />
Polarisation.<br />
!
I = " x 2 + " y 2<br />
Q = " x 2 #" y 2<br />
U = 2 " x" y cos$<br />
V = 2 " x" y sin$<br />
Für nichtpolarisierte Strahlung ! gilt Q=U=V=0. Für<br />
vollständig polarisierte Strahlung gilt I<br />
!<br />
2 =Q2 +U2 +V2 !<br />
. Der<br />
Grad der Polarisation kann beschrieben werden durch:<br />
P = Q2 + U 2 + V 2<br />
I 2
!<br />
Exkurs: Strahlungstransport<br />
Die Strahlungstransportgleichung:<br />
µ dI<br />
dz = "#(z) $%(z)I#<br />
!<br />
Die optische Tiefe:<br />
Die Quellfunktion:<br />
d"#<br />
S"<br />
= $%# dz<br />
= #" /$"
!<br />
µ = cos"
Optisch dünne Schicht:<br />
Optisch dicke Schicht:<br />
Sonnemitte:<br />
Sonnerand:<br />
!<br />
µ = ! 0<br />
!<br />
µ =1<br />
I" = S"<br />
I" = #"S"
!<br />
Felder in leitender Materie<br />
Unos Gleichung<br />
Strahlungstransportgleichung in leitender<br />
Materie<br />
"<br />
!<br />
Wobei der Winkel zur vertikalen<br />
Richtung, tau die optische Tiefe und B<br />
die Kirchhoff-Planck Funktion (LTE)
!<br />
Ein Beispiel<br />
Betrachten wir die Linie die 5250.2 Å Linie und nehmen<br />
an, dass die Spektrallinien gaussförmig und das Feld<br />
schwach sei (geff=3, ohne Feld wäre die Breite der<br />
Linie 42mÅ und die zentrale Tiefe r=0.7). So ergibt<br />
sich (Ein Feld von 10 Gauss würde zu einer<br />
Polarisation von 1% führen).<br />
!<br />
V<br />
I = 9.6 10"4 B(Gauss)cos#
!<br />
Um die Richtung der Feldlinie zu bestimmen,<br />
brauchen wir noch Q und U. Im Falle eines<br />
Feldes von 10 Gauss wäre der<br />
Polariasionsgrad nur 0.1%.<br />
Q<br />
I "10#6 B 2 (Gauss)sin 2 $<br />
!
Die eingefrorenen<br />
Feldlinien<br />
Die elektrische Leitfähigkeit kann für den Fall kleiner<br />
Ionisation (Elektronendichte kleiner als Dichte der<br />
neutralen Teilchen (n e
Wobei S der Wirkungsquerschnitt der Kollision zwischen<br />
Elektronen und neutralen Teilchen ist. Typische Werte<br />
der Leitfähigkeit in der Photosphäre liegen bei 100 bis<br />
1000 Ohm -1 m. Die Leitfähigkeit der Materie in einem<br />
Sonnenfleck ist ein bischen kleiner, da die Temperatur<br />
etwas niedriger ist.<br />
Bedenken wir die Größe der Strukturen, so ist der<br />
elektrische Widerstand in der Photosphäre sehr klein.<br />
Im Falle unendlicher Leitfähigkeit sind die Feldlinien in der<br />
Materie „eingefroren“. Strömungen in der Materie folgen<br />
dann immer den Feldlinien.
Magnetische Flussröhren<br />
Viele Leute glauben, dass alle Regionen mit<br />
starken Magnetfeldern auf der Sonne dunkle<br />
Flecken sind. Dem ist nicht so, es gibt auch auf<br />
helle Flecken, die magnetischen Flussröhren.<br />
Sprechen wir also zunächst über helle<br />
Flussröhren.<br />
Da die Feldlinien an der Materie kleben, werden sie<br />
in konvektiven Regionen in die abströmenden<br />
Bereiche gespült (intergranulare Räume). Dies<br />
hat Parker schon 1963 so vermutet. Wie aber<br />
sehen die Flussröhren aus?
Phänomenologie:<br />
• Filigree in Halpha: (Dunn & Zirker 1973):<br />
Verwenden wir einen Halpha-Filter und<br />
verschieben die Wellenlänge vom Linienzentrum<br />
um 2 Å in die Linienflügel, so sehen wir helle<br />
Körner, das Filigree, deren Durchmesser einige<br />
hundert km beträgt. Bei dieser Wellenlänge<br />
beobachten wir eine Region, die einige Hundert km<br />
oberhalb der Photosphäre ist. Das Filigree befindet<br />
sich offenbar oberhalb der intergranularen<br />
Zwischenräume. Wird das Filigree auf gleiche Art<br />
und Weise mit einem CaII-Filter beobachtet, so<br />
schimpft es sich Crincles.
• Facular Points am Sonnenrand<br />
(Mehltretter 1974): wegen der Mitterandvariation<br />
der Sonne sehen wir am Sonnrand in höhere<br />
Schichten. Seit langer Zeit waren die<br />
sogenannten Fackeln bekannt, die häufig in der<br />
Nähe von Sonneflecken zu sehen waren<br />
(Beobachten wir in CaII, so heißen sie Plage-<br />
Regionen). Beobachtungen von Mehltretter<br />
zeigten nun, dass die Fackeln aus vielen kleinen<br />
Punkten bestehen, die er Facular Points nannte.<br />
Auch diese befinden sich wieder oberhalb der<br />
intergranualren Zwischenräume. Beobachtungen<br />
in Halpha und CaII zeigen, dass sie etwas mit<br />
dem „Filigree“ und den „Crincles“ zu tun haben.
Facular Points in der<br />
Sonnenmitte:<br />
Beobachtungen mit sehr hoher<br />
geometrischer Auflösung zeigen nun,<br />
dass die Facular Points auch als sehr<br />
kleine (100-200) Punkte in der<br />
Sonnenmitte zu sehen sind.
Dünne Flussröhren<br />
Was ist nun los? Leider gibt es bis jetzt keine<br />
Möglichkeit, die magnetische Feldstärke in einem<br />
nur 100x100 km 2 großem Gebiet zu messen.<br />
Es gibt einen Ausweg: Wir können einfach die<br />
Feldstärken in einem großen Gebiet messen und<br />
zählen, wieviele Facular Points in diesem Gebiet<br />
sind. In der Tat gibt es eine sehr gute Korrelation<br />
zwischen dem totalen magnetischen Fluss und der<br />
Anzahl der Facular Points. Ein Facular Point hat<br />
etwa 4.4 10 9 Wb (ein großer Sonnenfleck ≈10 14<br />
Wb). Damit ist die magnetische Flussdichte etwa<br />
1000-2000 Gauss und damit nur wenig kleiner als<br />
bei einem Fleck.
Warum sind die Flussröhren hell?<br />
• Sie sind kühler als die Umgebung bei gleicher<br />
geometrischer Höhe, aber<br />
• die Atmosphäre in der Röhre ist durchsichtiger weil<br />
die Gasdichte kleiner ist.<br />
• Die Dichte ist kleiner, da innen der Gasdruck und der<br />
magnetische Druck herrscht, außen aber nur der<br />
Gasdruck. Innen herrscht also ein kleinere Druck, als<br />
außen.<br />
• Weil die Röhren so dünn sind, gelangt relativ viel<br />
Licht aus der heißen Umgebung in die Röhre und<br />
wird nach außen gestreut.<br />
• Flussröhren sind damit bei gleicher geometrischer<br />
Tiefe zwar kühler als die Umgebung, aber bei<br />
gleicher optischer Tiefe heißer als die Umgebung.
Der magnetische Teppich<br />
Das Michelson Doppler Imager Experiment auf dem SOHO<br />
Satteliten zeigte erstmalig den magnetischen Teppich. Der<br />
Teppich entsteht durch das fortwährende auftauchen von<br />
ganz kleiner, bipolaren Magnetfeldregionen und ein<br />
magnetisches Netzwerk bilden. Die elementaren<br />
Flusselemente werden durch die Granulation hin und her<br />
geschuppst und strömen schließlich zu den Rändern der<br />
Supergranulation. Die Flusselemente verschwinden, wenn<br />
!<br />
zwei Elemente entgegengesetzter Polarität<br />
zusammenkommen. Das sich fortwährend verändernden<br />
Netzwerk der Sonne ist wahrscheinlich wichtig für die<br />
Heizung der Corona.
Flecken<br />
Sonnenflecken sind auffälligsten Erscheinungen<br />
aktiver Regionen.<br />
Flecken treten immer in Bipolaren Gruppen auf,<br />
bei denen der eine Teil ein magnetischer<br />
Nordpol, der andere ein Südpol ist. Der<br />
vorauseilende Fleck ist stets etwas dichter<br />
am Äquator als der nacheilende. Flecken<br />
befinden sich in geographischen Breiten von<br />
10-40 Grad.
Sonnenflecken wachsen für einige Tage und<br />
verschwinden dann wieder langsam.<br />
Die größten Sonnenflecken existieren einige<br />
Wochen. Sonnenflecken haben Größen von<br />
2500 km bis 50000 km. Sie sind also immer<br />
noch klein im Vergleich zur Sonne, die einen<br />
Durchmesser von 1392000 km hat.<br />
Die Flächen der Sonnenflecken werden meist<br />
als 1/1000000 der Sonnenoberfläche<br />
angegeben. Im Fleckenmaximum bedecken<br />
die Flecken ein Fläche von nur 0.3%
Größenverhältnisse<br />
• Flussröhren haben einen Durchmesser von 100-<br />
200 km, in aktiven Regionen klumpen sie<br />
zusammen um größere Flusskonzentrationen zu<br />
bilden.<br />
• Flusskonzentrationen mit einem Durchmesser<br />
von einigen 100 km im Durchmesser heißen<br />
Poren.<br />
• Wenn die Poren ein Größe von 2400 km haben,<br />
entwickelt sich eine Penumbra. Wir sprechen<br />
dann von einem Sonnenfleck mit Umbra und<br />
Penumbra.
Der magnetische Fluss<br />
Wie bereits erwähnt, gibt es auf der<br />
Sonne kleine (Flussröhren) und große<br />
Regionen (Flecken) mit magnetischem<br />
Fluss. Es zeigt sich, dass weder die<br />
kleinen Flussröhren, noch die großen<br />
Flecken den Hauptbeitrag zum<br />
gesamten magnetischen Fluss liefern.<br />
Den größten Beitrag liefern Strukturen<br />
mittlerer Größe, die Mikroporen<br />
(Durchmesser 350-650 km).
Einiges über Flecken<br />
• Sind Flecken wirklich dunkel? Die<br />
Temperatur der Flecken beträgt 3500 K,<br />
die der Photosphäre etwa 5780 K. Ein<br />
Fleck mit einem Durchmesser von 2400<br />
km hätte immerhin eine Helligkeit von -<br />
11 mag, er wäre also nur 1.7 mag<br />
schwächer, als der Vollmond. Im<br />
Grunde sind auch die Flecken hell!
• Warum sind Flecken kühler, als die umgebende<br />
Photosphäre? Das starke Feld eines Flecks<br />
behindert die Konvektion.<br />
• Wie sieht das Spektrum eines Flecks aus? Mit<br />
dem FTS des McMath wurde ein Spektralatlas<br />
eines typischen Sonnenflecks aufgenommen. Er<br />
hat eine magnetische Feldstärke von ≈3000<br />
Gauss und einen Spektraltyp M2 bis M5.<br />
• Wilson Effekt: Da das Plasma eines Flecks etwas<br />
durchsichtiger ist, als die Photosphäre, sehen wir<br />
in einem Fleck tiefer in die Sonne hinein.
Umbrale Flecken und<br />
penumbrale Körner<br />
Der konvektive Energietransport ist in einem<br />
Fleck nicht total zum erliegen gekommen. Es<br />
gibt einen Rest von Konvektion, der in der<br />
Umbra als helle Flecken und in der Penumbra<br />
als helle Körner zu sehen ist. Umbrale<br />
Flecken haben ein Größe von 200 bis 700<br />
km, die magnetische Feldstärke ist kleiner als<br />
die der Umbra. Die Größe der penumralen<br />
Körner beträgt 300x1500 km, auch sie haben<br />
ein kleineres Feld als ihre Umgebung.
Penumbra<br />
Große Flecken sind von einer Penumbra<br />
umgeben. Während die Feldlinien in der<br />
Umbra im wesentlichen vertikal<br />
verlaufen, verlaufen die der Penumbra<br />
im wesentlichen horizontal
Evershed-Effekt<br />
Spektren der Penumbra zeigen in starken<br />
Linien aus dem Fleck ausströmende<br />
Materie (Evershed-Effekt). Wo fließt die<br />
Materie hin?<br />
Lösung: Bei 2D-Beobachtungen in<br />
schwachen Linien zeigt sich, dass die<br />
Materie nach unten fließt, also wieder in<br />
die Sonne hinein.
C5380 Å-Linie. Materie, die wieder in die<br />
Sonne hinein fließt, ist Rot dargestellt
Der Aktivitätszyklus der<br />
Sonne<br />
Der solare Aktivitätszyklus ist ein „magnetisches Phänomen“ . Er<br />
ist relativ regelmäßig (Periode etwa 11 Jahre lang). Er zeigt<br />
sich auf folgende Weise:<br />
1. Häufigkeit und Position der Sonneflecken<br />
(„Schmetterlingsdiagramm“). Damit verbunden ist vor allem<br />
Veränderung die Helligkeit der Sonnen als ganzes. Besonders<br />
ausgeprägt ist die Änderung der Helligkeit und Struktur der<br />
Korona (zu sehen im Röntgen und Radiobereich).<br />
2. Das „Hale-Nicholson Gesetz“ der magnetischen Polarität der<br />
Sonnenflecken<br />
3. Umpolung des Allgemeinen Magnetfeldes der Sonne.
Die Fläche die von Flecken bedeckt wird ist, variiert<br />
im Laufe des Zyklus.
Flecken treten in aktiven Bändern auf der Sonne auf
Das “Hale-Nicholson” Gesetz der Polarität<br />
Im Jahre 1912 zeigte Hale, dass Sonnenflecken üblicherweise in Gruppen<br />
auftreten die in etwa einen Ost-West Orientierung haben. Während eines<br />
Zyklus hat der jeweils östlichere Teil immer eine bestimmte magnetische<br />
Polarität und der jeweils westlichere die entgegengesetzte.<br />
Im nächsten Zyklus kehrt sich die Polarität um.<br />
Joy's Gesetz<br />
Gorge E. Hale<br />
Die magnetische Achse zwischen einer Sonnenfleckngruppe hat im<br />
Mittel einen Winkel von 5.6 o zur Ost-West Richtung. Wobei der<br />
“vorauslaufende” Teil der Fleckengrppe setzt dichter am “Äquator<br />
ist. Allerdings varriert dieser Winkel variiert von 3 bis 11 Grad (bei 30<br />
Grad Breite) im Laufe des Zyklus.
3 o – 11 o bei ±30 o Breite<br />
5.6 o<br />
f-spot<br />
-<br />
+<br />
+<br />
-<br />
p-spot<br />
„Hale Nicholson“ Gesetz<br />
f-spot<br />
+<br />
p-spot + p-spot<br />
-<br />
Zyklus = n -<br />
Zyklus = n+1<br />
Rotationsrichtung der Sonne<br />
-<br />
p-spot
Die Strahlungsleistung der Sonne variiert, wobei der Sonnen<br />
im Fleckenmaximum heller ist, als im Minimum. Das liegt an<br />
der größeren Anzahl der „Facular Points“, die Flecken<br />
überkompensieren.
Chromosphäre
Name<br />
Wenige Sekunden nach dem Anfang und wenige Sekunden vor<br />
dem Ende einer totalen Sonnenfinsternis zeigt sich am Rand<br />
der Sonne ein roter Ring, die Chromosphäre („farbige<br />
Sphäre“). Wenn wir in diesem Augenblick ein Spektrum<br />
aufnehmen, so erhalten wir das sogenannte Flash-Spektrum<br />
in dem wir viele Emissionslinien wie die Balmerlinien oder die<br />
CaIIH und K Linien erkennen. Schön zu sehen ist, dass<br />
diese Regionen oberhalb der Photosphäre, aber unterhalb<br />
der Corona liegen. Die Chromosphäre lässt sich aber auch<br />
!<br />
außerhalb von Sonnenfinsternissen mit Hilfe von<br />
schmalbandigen Filtern in Linien wie H beobachten.<br />
!<br />
"
Flash-Spektrum<br />
Die Chromsphäre befindet sich etwa 400 bis<br />
2000 km oberhalb der Photosphäre. Sie hat<br />
eine Temperatur von 4000 bis 24000 K.
Die magnetische Feldstärke nimmt mit einer Skalenhöhe von<br />
1000 km ab. Im Gegensatz dazu beträgt die<br />
Druckskalenhöhe nur etwa 100 km. Das bedeutet, dass die<br />
Strukturen der Chromsphäre durch das Magnetfeld bestimmt<br />
werden und nicht durch den Gasdruck. Die Dichte der<br />
Chromsphäre beträgt zwischen 9 10 -3 1.4 10 -6 gcm -3 ,<br />
verglichen mit 2.7 10 -1 g cm -3 in der Photosphäre.<br />
Wichtig: Die Geschwindigkeiten der Strömungen in der<br />
Chromsphäre sind häufig so groß dass die Materie durch die<br />
ganze Chromosphäre läuft, ohne ins Gleichgewicht zu<br />
kommen.<br />
„Plasma Beta“: Verhältnis von magnetischen zum Gasdruck.
Die CaII H und K Linien<br />
Starke Linien, wie etwa CaII, MgII, oder LyAlpha zeigen<br />
einen Emissionskern. Qualitativ kann dies auf folgende<br />
Weise erklärt werden: Stellen wir uns einmal vor, dass wir<br />
die Sonne durch einen durchstimmbaren Filter in einer<br />
starken Linie beobachten. Wenn wir den Filter vom Rand<br />
bis zum Kern verschieben, so beobachten wir höhere und<br />
höhere Schichten in der Atmosphäre.<br />
!<br />
Solange die Temperatur nach außen fällt, wir die Linie tiefer.<br />
Etwa 0.25 Å vom Linienzentrum entfernt erreichen wir einen<br />
Bereich in dem die Temperatur wieder ansteigt, somit<br />
kommt es zu einer Emissionskomponente.<br />
In der Mitte der Linie tritt Selbstabsorption auf.Dies ist ein<br />
non-LTE Effekt.
Die CaII H und K Linien<br />
und das Magnetfeld<br />
Eine sehr interessante Eigenschaft der CaII Linien ist<br />
die Tatsache, dass der Fluss im Linienkern (im<br />
wesentlichen) proportional zur magnetischen<br />
Feldstärke der darunter liegenden Photosphäre ist<br />
(Schrijver, Cote, Zwaan, Saar 1987). Dies gilt<br />
sowohl für Sterne (nächste Abbildung), als auch für<br />
!<br />
einzelnen Regionen auf der Sonne (übernächste<br />
Abbildung).
Flares<br />
!
Protuberanzen<br />
Protuberanzen lassen sich schön als leuchtende Bögen in<br />
Halpha-Aufnahmen erkennen. Vor der Sonnenscheibe<br />
sehen sie auf Halpha-Aufnahmen dunkel aus und heißen<br />
dann Filamente.<br />
Protuberanzen können Höhen bis zu 50000 km erreichen.<br />
Sie befinden sich also mitten in der Corona, gehören aber<br />
zur Chromosphäre, da sie eine Temperatur von nur 10000<br />
K haben. Protuberanzen leben bis zu einem Monat lang.<br />
!<br />
Wie ist es möglich, dass sich chromosphärisches<br />
Material mitten in der Korona befindet?
Entstehung der<br />
Protuberanzen
Wieso existieren<br />
Protuberanzen?<br />
Im Jahre 1954 fanden Horace and Babcock heraus, dass<br />
Protuberanzen stets zwischen zwei Regionen entgegen<br />
gesetzter Polarität liegen. Bei einer Temperatur von 106 K<br />
wie sie für die Korona typisch ist, ist die Wärmeleitung<br />
senkrecht zu den Feldlinien extrem schlecht. Die<br />
Protuberanzen sollten also an den Seiten sehr gut isoliert<br />
sein. Sie könnten aber entlang der Feldlinien aus der<br />
!<br />
Chrompshäre geheizt werden. Allerdings entstünde dann<br />
das Problem, dass der Druck in der Protuberanz kleiner<br />
sein sollte als in der Korona, da die Protuberanzen an sich<br />
über all die gleiche Temperatur haben und der Druck in<br />
einer Höhe von 30000 km viel kleiner ist, als am Fuß der<br />
Protuberanz.
Messungen zeigen aber, dass der Druck in der Korona und<br />
in der Protuberanz der gleiche ist.<br />
Der Trick ist der folgende: Die Wärmeleitung funktioniert bei<br />
einer Temperatur von 10 6 K prima, ist aber weniger gut bei<br />
einer Temperatur von 10000 K. Die Protuberanzen sind<br />
also nicht nur gut isoliert gegenüber der Corona, sondern<br />
auch gegenüber der Chrompsphäre.<br />
Dazu kommt, dass Strahlungskühlung über Halpha-Emission<br />
!<br />
besser für kühlere Regionen funktioniert, als für heißere<br />
und die Protuberanzen sind kühl!<br />
Die Kombination von guter thermischer Isolierung und guter<br />
Strahlungskühlung erhält also die Protuberanzen am<br />
Leben.
Eruptive Protuberanzen<br />
Eruptive Protoberanzen entstehen, wenn sich die<br />
magnetische Feldlinien, die eine Protuberanz<br />
normalerweise zusammenhalten<br />
umkonfigurieren. Die Abbildung zeigt eine<br />
Aufnahme im Kontinuum bei 304 Å. Dies ist eine<br />
Region mit einer Temperatur von 60000 K. Eine<br />
eruptive Protuberanz ist auf der linken Seite zu<br />
!<br />
sehen.
Die Korona<br />
Bei einer totalen Sonnenfinsternis bedeckt der Mond die<br />
Photosphäre und die Korona wird sichtbar. Im Gegensatz<br />
zur Chromosphäre war die Korona daher seit Urzeiten<br />
bekannt. Um was es sich handelt, wurde erst Mitte des<br />
20ten Jahrhunderts klar.<br />
Die mittlere Dichte der Corona fällt von 1.7 10 -16 gcm -3 bei<br />
1.1 Rsonne auf 2 10 -20 gcm -3 bei 10 Rsonne ab<br />
(entsprechend 10 8 und 10 4 Teilchen cm -3 ). Die<br />
Temperatur beträgt >106 !<br />
K.
Die Heizung der Korona I<br />
Wie die Korona geheizt wird, ist immer noch nicht<br />
vollständig geklärt. Eine ganze Reihe neuer<br />
Beobachtungen haben aber uns der Lösung des<br />
Problems näher gebracht.<br />
Die Dichte der Korona ist sehr gering, die Masse<br />
ebenso. Es wird also wenig Energie benötigt, um<br />
die Korona zu heizen.<br />
!<br />
Koronen haben nur Sterne, die eine äußere<br />
Konvektionszone haben.<br />
Die Röntgenhelligkeiten der Koronen sind mit den<br />
Rotationsperioden der Sterne korreliert (Alpha-<br />
Omega Dynamo)
Die Heizung der Korona II<br />
Regionen der Korona, die über aktiven Regionen der Photosphäre<br />
liegen sind heißer (4 10 6 K, statt 10 6 K).<br />
!
TRACE Beobachtungen der Übergangsregion zwischen<br />
Chromosphäre und Korona zeigen, dass die<br />
Plasmabögen in Wirklichkeit aus sehr vielen, sehr<br />
dünnen Bögen bestehen die unablässig flackern.
Die Heizung der Korona III<br />
Obwohl das Magnetfeld nur den 0.0001 Teil der im<br />
Inneren der Sonne erzeugten Energie nach<br />
außen transportiert, muss es bei der Heizung der<br />
Korona die entscheidenden Rolle spielen.<br />
Wir wissen nur nicht, !<br />
ob die Korona durch Wellen in<br />
magnetischen Elementen, oder durch „Nano“-<br />
Flares geheizt wird.
Wo wird die Korona geheizt?<br />
TRACE-Beobachtungen zeigen weiterhin, dass das Plasma<br />
entlang der Bögen strömt und dabei stets (fast) die gleiche<br />
Temperatur hat. Da sich das heiße Gas entlang der<br />
Bögen nur wenig abkühlen kann, kann die Heizung nur in<br />
etwa 15 000 km Höhe erfolgen, also noch unterhalb der<br />
Korona.<br />
SOHO Beobachtungen zeigen, dass die Heizung in etwa<br />
!<br />
12000 +/- 5000 km Höhe erfolgt muss. Das gilt auch für<br />
Bögen mit einer Höhe von 200 000 km.
Freisetzung der<br />
magnetischen Energie<br />
Flares können die Corona heizen, wenn die Flare-Anzahl<br />
dN/dE ~E -alpha mit alpha>2 ansteigt. Da kleine Flares eine<br />
Temperatur von 10 6 K haben, sind sie gute Kandidaten für<br />
die Heizung der Korona.<br />
!<br />
Bisherige Messungen ergeben keine klaren Resultate. Für<br />
manche Sterne ergibt sich ein Wert von alpha>2, für<br />
andere nicht. Beobachtungen mit Satteliten (CoRoT,<br />
Kepler, PLATO) wird diese Frage lösen.
Eine Art Fazit<br />
Die Wellenheizung gibt es sicher, kleine Flares sicher auch.<br />
In koronalen Löchern spielt Flare-Heizung sicher keine Rolle,<br />
dort ist Wellenheizung sicher wichtiger.<br />
In aktiven Regionen könnte sowohl Flare-Heizung als auch<br />
Wellenheizung eine Rolle spielen.<br />
!<br />
Die Chromosphäre wird wahrscheinlich durch akustische<br />
Wellen in den Flussröhren geheizt.
Die Korona im Verlauf<br />
des magnetischen<br />
Zyklus<br />
!
Änderung der Topologie des globalen Magnetfeldes des Sonne führt zu<br />
Änderungen der Korona<br />
22 Jahre