Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

254 KAPITEL 5. DIE ERWEITERTE PERSPEKTIVE: CAWSES
jedoch ist diese Beschleunigung nicht isotrop, sondern es werden in einigen Ereignissen die
Teilchen bevorzugt in Richtung auf die Photosphäre beschleunigt und erzeugen dort Gammaemission,
in anderen Ereignissen werden sie bevorzugt in die entgegengesetzte Richtung
beschleunigt und können daher entweichen; (d) die wechselwirkenden und entweichenden
Protonen werden in unterschiedlichen Mechanismen erzeugt, so dass überhaupt kein Zusammenhang
zu erwarten ist (außer vielleicht ein schwacher Zusammenhang, der sich aus der
Gesamtenergie ergibt, die im Flare freigesetzt wird).
§ 832 Im rechten Teil der Abbildung ist, ähnlich wie im linken Teil, der Zusammenhang
zwischen wechselwirkenden und entweichenden Teilchen aufgetragen, hier aber für Elektronen
im interplanetaren Raum und Gammakontinuumsemission. Auch wenn die Korrelation
zwischen den beiden Größen eher schwach ist, zeigt sich in dieser Abbildung doch ein Zusammenhang
zwischen entweichenden und wechselwirkenden Teilchen. Dieses unterschiedliche
Verhalten von Elektronen und Protonen stellt aber alle unsere bisher vorgeschlagenen
Lösungsversuche in Frage, da diese ein gleiches Verhalten von Elektronen und Protonen
vorhersagen würden. Eine alternative Interpretation besteht darin, dass ein Mechanismus,
nämlich der Flare, entweichende und wechselwirkende Teilchen beschleunigt und ein zweiter
Mechanismus zusätzlich Teilchen beschleunigt. Dieser zweite Mechanismus arbeitet in relativ
großer Höhe (deshalb entweichen die Teilchen und wechselwirken nicht) und er beschleunigt
relativ mehr Protonen als Elektronen (daher findet man bei den Elektronen weiterhin
einen relativ guten Zusammenhang zwischen den wechselwirkenden und den entweichenden
Teilchen).
§ 833 Dieser Mechanismus ist so aber schon sehr speziell und erweckt den Eindruck, als sei
er etwas weit hergeholt. Gehen wir dazu noch einmal zurück zu Abb. 5.25. Dort war als (5)
eine Stoßwelle als eine mögliche Folge eines Flares eingezeichnet worden. Stoßwellen können,
wie wir von der Bugstoßwelle der Erde und anderer Planeten wissen, Teilchen beschleunigen.
Wenn sich im Flare erzeugte Stoßwellen in das interplanetare Medium ausbreiten, so können
diese dort ebenfalls direkt nachgewiesen werden, zusammen mit den an ihnen beschleunigten
Teilchen. Dabei zeigt sich auch, dass diese Stoßwellen offensichtlich bei ihrer Beschleunigung
die Protonen gegenüber den Elektronen bevorzugen. Damit können wir aber die Beobachtungen
erklären: die im Flare beschleunigten Teilchen können teilweise wechselwirken und
teilweise entweichen. Dadurch sollte ein Zusammenhang zwischen Gammaemission und Teilchen
im interplanetaren Medium bestehen. Dieser Zusammenhang wird aber dadurch gestört,
dass ein zweiter Mechanismus, die Stoßwelle, zusätzliche entweichende Teilchen erzeugt. Da
diese zusätzlichen Teilchen im wesentlichen Protonen sind aber kaum Elektronen, besteht
zwischen Elektronen und Gammakontinuumsemission ein relativ guter Zusammenhang. Genauere
Untersuchungen (e/p-Verhältnisse, statistische Studien über viele Ereignisse, Definition
verschiedener Ereignistypen) haben in den letzten Jahren gezeigt, dass dieses Szenario
mit den Beobachtungen von Teilchen ebenso wie elektromagnetischer Strahlung über einen
weiten Frequenzbereich in Übereinstimmung ist.
§ 834 Man kann einen Hinweis auf einen zweiten Beschleunigungsmechanismus auch in den
Teilchendaten finden. Dazu betrachtet man die Zeiten, zu denen die Teilchen auf der Sonne
injiziert wurden (diese lassen sich aus den Einsatzzeiten der im interplanetaren Raum beobachteten
Teilchen bestimmen), siehe Abb. 5.28. Die elektromagnetische Strahlung (harte
Röntgenstrahlung, Radioemission) dagegen zeigt an, wann Teilchen auf der Sonne wechselwirken
(Röntgenstrahlung) oder entweichen (Radioemission). Die erste senkrechte gestrichelte
Linie gibt den Einsatz der elektromagnetischen Strahlung und damit des Flares
an. Ungefähr gleichzeitig damit erfolgt eine Injektion der Elektronen. Zu diesem Zeitpunkt
werden allerdings noch keine Protonen injiziert. Mit einer Verzögerung von ungefähr
10 min werden die Protonen injiziert. Diese sind von einer erneuten, aber relativ kleineren
Elektroneninjektion begleitet. Zu dieser Zeit werden auch harte Röntgenstrahlung und Radio/Mikrowellenemission
erzeugt. Diese zweite Injektion kann als Hinweis auf die Stoßwelle
interpretiert werden. Die Eigenschaften der Teilcheninjektion sind genau in Übereinstimmung
2. Juli 2008 c○ M.-B. Kallenrode