Physik der Sonnenatmosphäre

Die Sonne spielt eine zentrale Rolle für unser Leben – und das auf viele verschiedene Weisen. Sie ist Voraussetzung für die Existenz der Erde und sorgt für lebensfreundliche Bedingungen auf unserem Planeten. Sie versorgt Natur und Mensch jederzeit mit Energie und erscheint als eine verlässliche Konstante in unserem Leben. Dabei vergisst man leicht, dass die Sonne ein brodelnder Ball aus Gas ist, zusammengehalten von der eigenen Gravitation, in dessen Zentrum Kernfusionsprozesse bei Temperaturen von 15 Millionen Kelvin ablaufen. Selbst an ihrer sichtbaren Oberfläche laufen explosive Prozesse ab, bei denen große Mengen an heißem Plasma in den Weltraum geschleudert werden und gelegentlich auch die Erde treffen.

Dieser Versuch beschäftigt sich mit der Beobachtung der Sonne im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Dazu stehen Ihnen die Teleskope des TURM Observatoriums auf dem Uhrturm zur Verfügung. Dort stehen insgesamt drei Teleskope für die Abbildung der gesamten Sonnenscheibe zur Verfügung: eines für die breitbandige Beobachtung und zwei für die schmalbandige Beobachtung bei den Wellenlängen für spezifische atomare Übergänge in Wasserstoff- bzw. Kalzium-Atomen. Ein viertes Teleskop kann für die hochaufgelöste Beobachtung von Details mit einem besonders schmalbandigen Filter genutzt werden.

Zusammen ergeben die verschiedenen Wellenlängenbereiche ein umfassendes Bild der sichtbaren Sonnenoberfläche bzw. der Sonnenatmosphäre. Die breitbandige Beobachtung zeigt die Struktur der Photosphäre, der sichtbaren Oberfläche der Sonne, mit den bekannten Sonnenflecken. Die schmalbandige Beobachtung zeigt die höheren Schichten der Sonnenatmosphäre, insbesondere die Chromosphäre, mit vielen verschiedenen sehr dynamischen Strukturen, z.B. Protuberanzen und Filamente. Neben der Diskussion der aktuell sichtbaren Strukturen beinhaltet der Versuch die quantitative Messung und Analyse zweier wichtiger Phänomene: der Randverdunkelung und der differentiellen Rotation. Beide sind für das Verständnis der Physik der Sonnenatmosphäre und der Sonnenaktivität wesentlich.