Solares Minimum bedeutet mehr als keine Sonnenflecken

Seit Galileos Zeit sind Menschen nach Sonnenflecken im Wesentlichen blind geworden. Aus früheren Beobachtungen ging das „Maunder-Minimum“ hervor – eine Zeitspanne von ungefähr 1645 bis 1715, als Sonnenflecken eine Seltenheit waren – und die Hypothese der kleinen Eiszeit wurde aufgestellt. Es gibt jedoch keinen Beweis dafür, dass das Sonnenminimum hier auf der Erde viel beeinflusst… oder doch?

Dank moderner Technologie konnten wir Sonnenphänomene so untersuchen, wie es sich unsere Vorgänger niemals hätten vorstellen können. Im Jahr 2008 konnten Wissenschaftler das solare Minimum als eines der längsten und schwächsten seit dem Aufkommen weltraumgestützter Instrumente dokumentieren. Aber ohne unsere terrestrischen Scheuklappen dauerte es nicht lange, bis festgestellt wurde, dass der Mangel an Sonnenaktivität nicht mit dem Sonnenmagnetismus korrespondierte. Einfach ausgedrückt, nahm die Aktivität der Auroren nicht proportional ab … bis 8 Monate später. Ein Artikel in Annales Geophysicae, der am 16. Mai 2011 erschien, berichtet, dass diese Auswirkungen auf die Erde tatsächlich ein Minimum erreicht haben – die niedrigsten Werte des Jahrhunderts. Die Sonnenwindgeschwindigkeit scheint zusammen mit der Stärke und Richtung des Magnetfelds eine dominierende Rolle gespielt zu haben.

"Historisch gesehen wird das Sonnenminimum durch die Anzahl der Sonnenflecken definiert", sagt der Weltraumwetterwissenschaftler Bruce Tsurutani vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, der der erste Autor des Papiers ist. „Auf dieser Grundlage wurde 2008 als Zeitraum des solaren Minimums identifiziert. Die geomagnetischen Auswirkungen auf die Erde erreichten jedoch einige Zeit später, im Jahr 2009, ihr Minimum. Deshalb haben wir uns entschlossen, zu untersuchen, was das geomagnetische Minimum verursacht hat. “

Geomagnetische Effekte basieren auf der Fähigkeit der Sonne, die Magnetfelder der Erde zu verändern. Gemessen mit einem Magnetometer erzeugen diese Effekte normalerweise nichts weiter als Auroralaktivität. Extreme Beispiele könnten jedoch Stromnetzausfälle, Satellitenstörungen und mehr sein. Das Verständnis unseres Weltraumwetters ist wichtig und drei Faktoren spielen eine Rolle: die Geschwindigkeit des Sonnenwinds, die Stärke des interplanetaren Magnetfelds und die Richtung, in die es fließt. Das Team, zu dem auch Walter Gonzalez und Ezequiel Echer vom brasilianischen Nationalen Institut für Weltraumforschung in São José dos Campos, Brasilien, gehörten, untersuchte jeden dieser Faktoren nacheinander.

Zu Beginn waren sich die Forscher einig, dass das interplanetare Magnetfeld in den Jahren 2008 und 2009 auf einem niedrigen Niveau war. Dies war offensichtlich ein Faktor für das geomagnetische Minimum, aber da die Auswirkungen 2008 nicht abnahmen, konnte dies nicht der einzige Grund sein. Um die Sonnenwindgeschwindigkeit zu untersuchen, zeigten der eingesetzte Advanced Composition Explorer (ACE) der NASA und die Daten, dass die Geschwindigkeit des Sonnenwinds während des Sonnenfleckenminimums hoch blieb. Der Zerfall dauerte einige Zeit – eine Zeit, die dem Rückgang der geomagnetischen Effekte entsprach. Der nächste Schritt bestand darin, die Ursache zu bestimmen – und die rauchende Waffe schien koronale Löcher zu sein. Hier kann Sonnenwind mit einer Geschwindigkeit von 500 Meilen pro Sekunde aus dem Zentrum hervorbrechen, verlangsamt sich jedoch, wenn er von den Seiten kommt, und erstreckt sich über den Weltraum.

"Normalerweise befinden sich die koronalen Löcher bei Sonnenminimum an den Polen der Sonne", sagt Giuliana de Toma, eine Solarwissenschaftlerin am Nationalen Zentrum für Atmosphärenforschung, deren Forschung zu diesem Thema dazu beigetragen hat, Einblicke in dieses Papier zu gewinnen. "Daher erhält die Erde Wind nur von den Rändern dieser Löcher und es ist nicht sehr schnell. In den Jahren 2007 und 2008 waren die koronalen Löcher jedoch nicht wie gewohnt auf die Pole beschränkt. “

Zufällige Beweise? Nicht schwer. Im Jahr 2008 blieben die koronalen Löcher in niedrigen Sonnenbreiten, wobei ihre Winde direkt auf die Erde gerichtet waren. Erst 2009 bewegten sie sich in Richtung der Pole der Sonne, und geomagnetische Effekte und Sichtungen der Aurora gingen proportional dazu. Es wurde sogar vermutet, dass koronale Löcher für die Minimierung der Südrichtung des interplanetaren Magnetfelds verantwortlich sein könnten. Eine solche Kombination aller Faktoren bildet die Grundlage für ein geomagnetisches Minimum, aber es sind noch Studien erforderlich, um solche Phänomene zu verstehen und vorherzusagen. Um dies gut zu machen, muss man sich auf die enge Verbindung zwischen solchen Effekten und der komplexen Physik der Sonne konzentrieren, betont Tsurutani. "Es ist wichtig, all diese Funktionen besser zu verstehen", sagt er. „Zu verstehen, was niedrige interplanetare Magnetfelder verursacht und was im Allgemeinen koronale Löcher verursacht. Dies ist alles Teil des Sonnenzyklus. Und alles, was Auswirkungen auf die Erde hat. “

Original Story Quelle: JPL News.

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