AK016 KTT Insights: Das Weltraumwetter, Teil 2

Shownotes

… Wir sind ein WissPod-Podcast!

In der 2. Sommerfolge geht’s wieder um die Forschung zum Weltraumwetter und den tollen Vortrag von Manuela Stadlober-Temmer am 5. KTT. Zuvor gibt’s aber in den Space News Neuigkeiten zu Dunkler Materie, und danach beantworten wir drei Fragen, die wir zum Thema Sonne bekommen haben.

KTT-Insights: Das Weltraumwetter und die Sonne (Manuela Temmer)

Wir haben jetzt einige Beobachtungen des solaren Magnetfeldes an einzelnen Punkten im Sonnensystem. Was ist mit dem Rest? Modelle sind da sehr wichtig und „hot topic“, um die Beobachtungslücken zu füllen.

Sonnenwinde können mehrere Millionen km/h haben! In welche Richtung gehen die Ausbrüche, die man im Coronographen sieht? Zu uns, von uns weg, seitlich? Nicht so einfach festzustellen!

Die schnellsten CMEs erreichen die Erde in weniger als 24h. Gute Beobachtungsdaten sind wichtig! Wenn man Betreiber von Stromnetzen, Satelliten usw. eine Weltraumwetterwarnung gibt, dass uns ein starker Sonnensturm treffen könnte, dann müssen diese Daten auch verlässlich sein.

Die meisten Magnetfeldlinien auf der Sonne sind geschlossen und gehen schleifenförmig zur Sonne zurück; über offene Magnetfeldlinien können aber Plasmateilchen in den interplanetaren Raum hinausgeschleudert werden. Besonders interessant sind auch koronale Löcher, die sich über eher inaktiven Gebieten bilden und die ein sehr schnelles Hinausströmen der Sonnenausbrüche erlauben.

Das Verstehen des Magnetfelds der Sonne (speziell die z-Komponente, also die in unsere Richtung) ist so etwas wie der heilige Gral der Sonnenwindforschung; verschiedene Orientierungen haben hier verschiedene Effekte auf das Erdmagnetfeld und damit auf die Erde.

Was gibts alles bei Sonnenausbrüchen? • Erzeugt werden sie durch magnetische Kurzschlüsse auf der Sonne, die dadurch auftreten, dass der Äquator der Sonne schneller rotiert als die Polgebiete, wodurch die Magnetfelder durcheinander kommen • die CMEs • SEP (klingt sehr österreichisch, aber nicht Sepp aka Josef, sondern „Solar Energetic Particles“, entstehen ähnlich wie die Teilchen der Erdionosphäre, die Polarlichter erzeugen, bei Flares, und haben Geschwindigkeiten von bis zu einigen % der Lichtgeschwindigkeit (können die Erde in ½ h erreichen!). Tauchen als „Schneegestöber“ in den Aufnahmen auf. • Flares • Koronale Wellen • kurzzeitige Verdunkelung der Corona

Kombinationen von Beobachtung und Modellen werden verwendet, um die magnetohydrodynamischen Prozesse zu verstehen. → wird für die Voraussagen verwendet.

Ähnlich einem Gewehrschuss gibt es einen Trigger, einen Treiber und eine Schockwelle: Schuss (magnetischer Kurzschluss), Patrone (CME), Schallwelle (magnetische Schockwelle, die sich mit einer speziellen Geschwindigkeit („magnetosonic speed“) ausbreitet, viel schneller als der CME selbst).

CMEs wechselwirken auch untereinander, was alles furchtbar kompliziert macht: schnelle Teilchenströme werden durch langsamere zusammengepresst, SIRs bilden sich (stream interface regions).

Wenn CIRs (induzierte Ströme im Erdkörper) und CMEs miteinander interagieren, können sogenannte Ringladungen in niederen Breiten um die Erde auftreten → weit südlich auftretende rote Polarlichter! Es können sich auch infolge der SIRs magnetische Jets in der Erdmagnetosphäre bilden, die Richtung Erdboden gehen und dort wiederum Polarlichter usw. erzeugen können. Aktuelle interdisziplinäre Forschung zwischen Sonnenphysikern und Erd-Magnetosphärenforschern.

Die Effekte starker Sonnenstürme können eine beträchtliche Ausdehnung der Thermosphäre bewirken, die damit stärker in Satellitenbahnen hineinreicht und diese abbremsen kann. Feb 2022: starlink event: 40 Starlink-Satelliten gingen verloren, Sonnensturm war mitverursachend.

ESA space safety program: https://swe.ssa.esa.int/ionospheric-weather: Registrieren und everyone can Daten über die Ionosphäre erhalten. Realtime!

Uni Graz/TU Graz: SODA (Satellite Orbit DecAy): prognostiziert den Höhenverlust von Satelliten in bestimmten Höhen aufgrund von Sonnenwinden. Vorhersage: zwischen Bz min am L1 und dem max. Höhenverlust eines Satelliten liegen ca. 15-20h, die für die Berechnung des Höhenverlusts verwendet werden.

Wie weit sind wir in der Space Weather Vorhersage? Bei den Vorgängen an sich gut, beim Zeitpunkt um die 2 Tage daneben → noch kein Produkt, dass man der Industrie anbieten kann. → wir brauchen mehr Forschung, wieder einmal.

Wir sind gerade (2024) im Maximum des aktuellen Sonnenzyklus, doch gerade in der 2. Hälfte des Zyklus sind die stärksten Ausbrüche zu erwarten.

Sonnenforschung ist höchst aktuell! Und nicht zuletzt in Graz kann man sehr konkret in diese Richtung auch forschen (Uni, TU, Joanneum Research, IWF)

Nächste Folge: Wir antworten auf eure Fragen – WaF: Sommersternhimmel, Satellitenbahnen, Mondkern und Flüge durch Gasplaneten!

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