Sie können dankbar sein, dass wir uns im Schein eines relativ ruhigen Sterns sonnen. Dieser Balanceakt erzeugt Energie über den Proton-Proton-Ketten-Prozess, der wiederum das Drama des Lebens auf der Erde befeuert.
Wenn wir in das Universum blicken, sehen wir Sterne, die viel dreister und impulsiver sind, wie der rote Zwerg, der riesige, den Planeten sterilisierende Fackeln auslöst, und massive Sterne, die dazu bestimmt sind, schnell zu leben und jung zu sterben.
Unsere Sonne gibt uns die beispiellose Chance, einen Stern aus der Nähe zu studieren, und unsere moderne technologische Gesellschaft hängt davon ab, genau zu beobachten, was die Sonne als nächstes tun könnte. Aber wussten Sie, dass einige der Schlüsselmechanismen, die den Sonnenzyklus antreiben, noch nicht vollständig verstanden sind?
Ein solches Rätsel bei der Solardynamik ist genau das, was die Periodizität des Sonnenzyklus antreibt. Folgen Sie unserem Stern über einen Zeitraum von Jahren mit einem Hinterhofteleskop, und Sie werden sehen, wie Sonnenflecken in einem Zeitraum von 11 Jahren ab- und abfließen. Die schillernde „Oberfläche“ der Sonne, auf der diese Punkte eingebettet sind, ist eigentlich die Photosphäre. Mit einem kleinen Teleskop, das auf Wasserstoff-Alpha-Wellenlängen abgestimmt ist, können Sie Vorsprünge in der wärmeren Chromosphäre oben erfassen.
Dieser Zyklus ist tatsächlich 22 Jahre lang (das sind 11 Jahre mal zwei), da die Sonne jedes Mal die Polarität wechselt. Ein Kennzeichen für den Beginn jedes Sonnenzyklus ist das Auftreten von Sonnenflecken in hohen Sonnenbreiten, die sich im Verlauf des Zyklus dem Sonnenäquator nähern. Sie können diese Verteilung tatsächlich in einem Schmetterlingsdiagramm darstellen, das als Spörer-Diagramm bekannt ist. Dieses Muster wurde erstmals Ende 19 von Gustav Spörer erkanntth Jahrhundert und ist als Spörers Gesetz bekannt.
Wir befinden uns derzeit mitten im Sonnenzyklus Nr. 24, und die Messung der Sonnenzyklen reicht bis ins Jahr 1755 zurück. Galileo beobachtete Sonnenflecken durch Projektion (die Geschichte, dass er blind wurde und die Sonne apokryphisch beobachtete). Wir haben auch chinesische Aufzeichnungen, die bis ins Jahr 364 v. Chr. Zurückreichen, obwohl historische Aufzeichnungen über Sonnenfleckenaktivitäten bestenfalls fleckig sind. Das berüchtigte Maunder-Minimum trat von 1645 bis 1717 auf, als das Zeitalter der Teleskopastronomie an Fahrt gewann. Dieser Mangel an Sonnenfleckenaktivität führte tatsächlich zu der Idee, dass Sonnenflecken eine mythische Schöpfung der damaligen Astronomen waren.
Aber Sonnenflecken sind eine wahre Realität. Flecken können größer werden als die Erde, wie beispielsweise die aktive Sonnenfleckenregion 2192, die 2014 kurz vor einer partiellen Sonnenfinsternis auftrat und mit dem bloßen (geschützten) Auge gesehen werden konnte. Die Sonne ist eigentlich ein großer Gaskugel, und die Äquatorregionen drehen sich alle 25 Tage, 9 Tage schneller als die Rotationsperiode in der Nähe der Pole. Apropos, es ist nicht ganz klar, warum wir niemals Sonnenflecken an den Sonnenpolen sehen, die gegenüber der Ekliptik um 7,25 Grad geneigt sind.
Andere solare Geheimnisse bleiben bestehen. Eine erstaunliche Tatsache über unsere Sonne ist das wahre Alter des Sonnenlichts, das in unser Wohnzimmerfenster scheint. Obwohl es mit 300.000 km / s aus der Konvektionszone und durch die Photosphäre der Sonne raste und nur 8 Minuten brauchte, um zu Ihrer sonnenstrahlliebenden Katze hier auf der Erde zu gelangen, dauerte es schätzungsweise 10.000 bis 170.000 Jahre dem Solarkern zu entkommen, in dem die Fusion stattfindet. Dies ist auf die enorme Dichte im Zentrum der Sonne zurückzuführen, die siebenmal so hoch ist wie die von Gold.
Eine weitere erstaunliche Tatsache ist, dass wir die Ereignisse auf der anderen Seite der Sonne mithilfe einer neuen Methode modellieren können, die als Helioseismologie bekannt ist.
Ein weiteres wichtiges Rätsel ist, warum der aktuelle Sonnenzyklus so schwach ist. Es wurde sogar vorgeschlagen, dass die Sonnenzyklen 25 und 26 insgesamt fehlen könnten. Gibt es größere Sonnenzyklen, die auf ihre Entdeckung warten? Auch hier haben wir die Sonne nicht lange genug nahe genug beobachtet, um diese „Grand Cycles“ wirklich ausfindig zu machen.
Erzählen uns Sonnenfleckenzahlen das ganze Bild? Sonnenfleckenzahlen werden unter Verwendung einer Formel berechnet, die eine visuelle Zählung der Sonnenfleckengruppen und der einzelnen Sonnenflecken in ihnen enthält, die derzeit der Erde zugewandt sind, und seit langem als Goldstandard zur Messung der Sonnenaktivität dient. Untersuchungen, die 2013 von der University of Michigan in Ann Arbor durchgeführt wurden, haben ergeben, dass die Ausrichtung des heliosphärischen Stromblatts tatsächlich ein besseres Bild über das Geschehen der Sonne liefern könnte.
Ein weiteres großes Rätsel ist, warum die Sonne überhaupt diesen 22/11-jährigen Aktivitätszyklus hat. Die unterschiedliche Rotation des Sonneninneren und der Konvektionszone, die als Solartachokline bekannt ist, treibt den leistungsstarken Solardynamo an. Aber warum der Aktivitätszyklus genau so lang ist wie er ist, ist noch unklar. Vielleicht war das fossile Feld der Sonne im aktuellen Zyklus, wie wir es heute sehen, einfach „eingefroren“.
Es gibt Ideen, dass Jupiter den Sonnenzyklus antreibt. Ein Papier aus dem Jahr 2012 schlug genau das vor. Dies ist mit Sicherheit eine verlockende Theorie, da Jupiter die Sonne alle 11,9 Jahre umkreist.
Und ein kürzlich veröffentlichtes Papier hat sogar vorgeschlagen, dass Uranus und Neptun viel längere Zyklen fahren könnten…
Machen Sie uns skeptisch gegenüber diesen Ideen. Obwohl Jupiter über 70% der Planetenmasse im Sonnensystem ausmacht, ist er 1/1000 so massereich wie die Sonne. Das Zentrum von Jupiter gegen die Sonne befindet sich 36.000 Kilometer über der Sonnenoberfläche und zieht die Sonne mit einer Geschwindigkeit von 12,4 Metern pro Sekunde.
Ich vermute, dass dies ein Zufall ist: Das Sonnensystem bietet viele Umlaufzeiten unterschiedlicher Länge und bietet viele Chancen für mögliche gegenseitige Ereignisse. Eine ähnliche mathematische Neugier kann im Bode'schen Gesetz gesehen werden, das den mathematischen Abstand der Planeten beschreibt, der in der Realität bisher keine bekannte Grundlage hat. Es scheint nur ein ordentliches Spiel mit Zahlen zu sein. Wirf die kosmischen Würfel lange genug, und es kommt zu Zufällen. Ein guter Test für beide Ideen wäre die Entdeckung ähnlicher Beziehungen in anderen Planetensystemen. Wir können derzeit sowohl Sternflecken als auch große Exoplaneten erkennen: Gibt es einen ähnlichen Zusammenhang zwischen Sternaktivität und Exoplanetenbahnen? Demonstrieren Sie es Dutzende Male, und eine Theorie könnte zum Gesetz werden.
Das ist Wissenschaft, Baby.
