Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

5.2. DIE SONNE 251
• der Schwerpunkt der SOHO Mission lag daher auf der Beobachtung koronaler Massenausstöße
und Beobachtungen der unteren Sonnenatmosphäre im UV und EUV. Um die Beobachtungszeit
zu verlängern, wurde SOHO nicht als Satellit sondern als im Lagrange Punkt
verankerte Sonde konzipiert (vgl. Abschn. 2.7.1). Der sehr empfindliche Koronograph hat
u.a. gezeigt, dass CMEs ein sehr häufiges Phänomen sind und das die in Richtung Erde
startenden CMEs ein wichtiger Bestandteile Solar–Terrestrischer Beziehungen sind.
• Gerade letztere CMEs sind jedoch aus dem Erdorbit oder vom Lagrangepunkt aus schlecht
zu untersuchen, da ein Koronograph am meisten Information über die CMEs liefern, die
zum Rand der Sonne weglaufen: ein Koronograph sieht immer nur die Projektion der
CME auf eine Ebene senkrecht zur Achse Koronograph–Sonne. Die Stereo-Mission liefert
hier Abhilfe: durch Beobachtung von zwei nicht in Erdnähe befindlichen Sonden lassen
sich nicht nur in Richtung Erde laufende CMEs beobachten sondern es lässt sich auch aus
den beiden Projektionen auf unterschiedliche Ebenen eine bessere Annäherung an die 3D
Struktur der CME machen. Mit einer SOHO-ähnlichen Instrumentierung sollten die beiden
Sonden ursprünglich in den den Schäfermonden entsprechenden Lagrange Punkten L4 und
L5 platziert werden. Auf die aufwendigen Bahnmanöver hat man verzichtet und lässt die
Sonden stattdessen auf ihren Orbits mit etwas Abständen etwas kleiner bzw. etwas größer
als der Erdbahnradius langsam von der Erde weg driften.
Solar Maximum Mission SMM
§ 824 Als ein etwas ausführlicheres Beispiel für die Ergebnisse derartiger Missionen sei hier
die Bedeutung der Röntgen- und Gammastrahlung im Flare, wie sie sich aus den SMM
Untersuchungen ergibt, vorgestellt.
§ 825 Solare Gamma- und Röntgenstrahlung kann zur Untersuchung der Teilchenbeschleunigung
auf der Sonne verwendet werden. Gammaemission wird durch die Wechselwirkung
energiereicher geladener Teilchen mit den unteren Schichten der solaren Atmosphäre erzeugt.
Bei den Teilchen handelt es sich im wesentlichen um Elektronen und Protonen, energiereich
bedeutet dabei, dass die Elektronen Energien von mindestens 0.5 MeV haben, die Protonen
Energien von einigen 10 MeV/nucl. Dabei ist 1 eV (Elektronenvolt), die kinetische Energie,
die ein Elektron beim Durchlaufen einer Potentialdifferenz von 1 V gewinnt.
§ 826 Abbildung 5.25 gibt einen Überblick über einen Teil der Phänomene, die mit einer
solaren Eruption (Flare) verbunden sind. Die einzelnen Phänomene sind in der Bildunterschrift
kurz erwähnt, für unsere Betrachtung wichtig ist (1) die Energiefreisetzung im Flare.
Die im Flare beschleunigten geladenen Teilchen können sich entlang der Magnetfeldlinien
abwärts bewegen und erzeugen dort Gamma- und Röntgenemission (2). Oder sie können sich
aufwärts bewegen (3,4) und in das interplanetare Medium entweichen.
§ 827 Solare Gammaemission 9 setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen: (a) Kontinuumsemission
durch Bremsstrahlung relativistischer Elektronen sowie oberhalb von ∼1 MeV
aus durch Doppler- und instrumentell bedingter Verbreiterung nicht mehr zu trennenden nuklearen
Linien, (b) nukleare Strahlung angeregter CNO-Kerne führt zu einem Linienspektrum
zwischen 4 und 7 MeV, (c) oberhalb 10 MeV Bremsstrahlung relativistischer Elektronen und
(d) oberhalb 25 MeV Kontinuumsemission durch den Zerfall von Pionen.
9 Diese einfache Formulierung erzeugt leicht ein klassisches Missverständnis. Physikalisch unterscheiden
sich Gamma- und harte Röntgenstrahlung durch ihre Erzeugung: während letztere durch die Ablenkung
eines Elektrons erzeugt wird, entsteht erstere im Kern eines Atoms. Die Energie eines γs kann dabei deutlich
geringer sein als die Energie eines Röntgenquants – vorausgesetzt, dass die Röntgenstrahlung erzeugende
Elektron konnte eine hinreichende Energie abgeben. Da dies bei der Vergabe der Bezeichnungen fast immer
der Fall war, hat sich teilweise das Missverständnis eingeschlichen, dass die Energie eines Röntgenquants
immer kleiner ist als die eines Gammaquants. In einem gewissen Sinn lebt dieses Missverständnis in den
Namen der Instrumente fort: die Röntgeninstrumente messen in einem niedrigeren, die Gammainstrumente
in einem höheren Energiebereich. Da aber dem Photon nicht anzusehen ist, auf welche Weise es erzeugt wurde,
messen beide Instrumenttypen sowohl Gamma- als auch Röntgenphotonen. Unterschieden lassen sich beide
nur, wie im Text dargestellt, durch das Spektrum: Kontinuum (Röntgen) vs. Linie (Gamma).
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008