Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schallwellen auf der Sonne

23.01.2003


Auf der Sonne sind jetzt kurzperiodische Schallwellen, die für die Abgabe energiereicher Strahlung aus einer speziellen Sonnenschicht, der sogenannten Chromosphäre, verantwortlich sind, nachgewiesen worden. Der wissenschaftliche Beweis dieses vor über 50 Jahren theoretisch formulierten Phänomens gelang der Göttinger Doktorandin Maren Wunnenberg, die seit drei Jahren an der Sternwarte der Georg-August-Universität die gasdynamischen Vorgänge in der Sonnenatmosphäre erforscht. Der Astronom Prof. Dr. Franz Kneer, der die Doktorarbeit betreut hat: "Über die Sonne hinaus lassen die Forschungsergebnisse von Maren Wunnenberg auch Rückschlüsse auf die Vorgänge bei sonnenähnlichen, weit entfernten Sternen zu."



Die ersten Resultate dieser Entdeckung sind kürzlich in der Wissenschaftszeitschrift "Astronomy and Astrophysics" veröffentlicht worden.

... mehr zu:
»Kneer »Schallwelle »Welle


Seit etwa 140 Jahren ist bekannt, dass die Sonne neben der Photosphäre, aus der die Erde den größten Teils des Lichts erhält, eine weitere Licht abgebende Schicht besitzt. Diese wurde nach dem griechischem Wort "chromos" für Farbe Chromosphäre getauft, weil sie kurz vor und nach einer totalen Sonnenfinsternis leuchtend rot erscheint. Prof. Kneer: "In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts zeigte sich, dass diese Schicht offenbar stark strukturiert ist und sich in ständiger Bewegung befindet. Die Energie, die die Chromosphäre als Licht abstrahlt, muss durch Energie aus Bewegungen dieser Schicht zugeführt werden." 1948 entwickelten dazu unabhängig voneinander der deutsche Astrophysiker Ludwig Biermann und sein aus Göttingen emigrierter, amerikanischer Kollege Martin Schwarzschild ein entsprechendes theoretisches Modell.

Durch turbulente Gasströmungen in der tiefen Photosphäre werden Schallwellen erzeugt, die in die Chromosphäre laufen und dort ihre Energie in Stoßfronten entladen. "Alltagserfahrungen wie das Rauschen von Wasserfällen, aber auch die Gasdynamik zeigen, dass turbulente Gas- und Flüssigkeitsströmungen mit Schallerzeugung verbunden sind", so Maren Wunnenberg. Numerische Simulationen, insbesondere der Heidelberger Gruppe um Peter Ulmschneider, haben diese Vorstellung bestätigt. Weitere theoretische Überlegungen ließen darauf schließen, dass die Bewegung in den tiefsten sichtbaren Schichten der Sonne tatsächlich ausreichend Schallenergie erzeugt. Die Perioden der Wellen sollten in einem Bereich von zehn bis 150 Sekunden liegen, mit einem Maximum der Energie bei einer Länge von 50 Sekunden.

Der Nachweis kurzperiodischer Schallwellen gestaltete sich jedoch aus mehreren Gründen schwierig: Ihre Geschwindigkeitsverschiebungen werden durch die Sonnenatmosphäre selbst abgeschwächt und "verschmiert" und zudem durch Wellen längerer Perioden überlagert, die nachweislich keine Energie transportieren. Und schließlich gingen die Experten davon aus, dass die Schallwellen mit kurzen Perioden kleinskalig sind und nur eine Ausdehnung von wenigen hundert Kilometern erreichen. Nach Angaben von Maren Wunnenberg ist gerade die Dynamik auf kleinen Skalen schwierig zu beobachten, weil Störungen in der Erdatmosphäre "die astronomischen Bilder oft sehr verwaschen aussehen lassen".

Für ihre Untersuchungen kombinierte die Wissenschaftlerin mehrere Methoden der Beobachtung und der Datenanalyse. Mit dem von der Göttinger Universitäts-Sternwarte entwickelten Fabry-Perot-Spektrometer, das eine rasche Datenaufnahme in ausgewählten Wellenlängen von zweidimensionalen Gebieten der Sonne erlaubt, hat Maren Wunnenberg auf Teneriffa Zeitserien bei guter Sicht aufgenommen. Diese Daten wurden mit Hilfe der Bildrekonstruktion auf scharfe Bilder der Sonne zurückgeführt. So ließen sich die Wellenverschiebungen des Lichts in kleinen Strukturen erfassen und deren dynamische Eigenbewegungen in ihrem Umfeld verfolgen. In einem nächsten Schritt wurden die in verschiedenen Wellenlängen, das heißt an unterschiedlichen Positionen einer Spektrallinie gewonnenen Geschwindigkeitsmessungen miteinander gekoppelt. Auf diese Weise wurde der Höhenbereich in der Sonnenatmosphäre, aus dem diese Messungen stammten, eingeengt. Prof. Kneer: "Durch geeignetes Filtern der Daten mit einer so genannten Wavelet-Analyse konnte Maren Wunnenberg schließlich die wichtigen kurzperiodischen Wellen herausdestillieren."

Wie der Göttinger Experte erläutert, macht die von der Chromosphäre als Licht abgestrahlte Energie zwar nur einen Anteil von weniger als ein Promille der Gesamtabstrahlung der Sonne aus, dennoch ist dieser Vorgang von großer Bedeutung. "Die Chromosphäre ist diejenige Schicht, in der die darin eingebettete, nahezu statische Sonne durch vehemente Bewegungen und Strömungen in Kontakt mit ihrer nahen Umgebung im Planetensystem und mit dem Kosmos tritt", sagt Prof. Kneer. Gleichzeitig hat die Spektroskopie sonnenähnlicher, weit entfernter Sterne gezeigt, dass diese ebenfalls über eine Chromosphäre verfügen. Der Wissenschaftler: "Die bei der Sonne entdeckten Wellen müssen auch dort existieren und können das Vorhandensein ein solcher Schicht erklären."

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Franz Kneer
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik - Universitäts-Sternwarte
Geismarlandstraße 11
37083 Göttingen
Telefon: (0551) 39-5069
Telefax: (0551) 39-5043
e-mail: kneer@uni-sw.gwdg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.astro.physik.uni-goettingen.de

Weitere Berichte zu: Kneer Schallwelle Welle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Die schnellste lichtgetriebene Stromquelle der Welt
26.09.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Internationales Forscherteam entdeckt kohärenten Lichtverstärkungsprozess in Laser-angeregtem Glas
25.09.2017 | Universität Kassel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die schnellste lichtgetriebene Stromquelle der Welt

Die Stromregelung ist eine der wichtigsten Komponenten moderner Elektronik, denn über schnell angesteuerte Elektronenströme werden Daten und Signale übertragen. Die Ansprüche an die Schnelligkeit der Datenübertragung wachsen dabei beständig. In eine ganz neue Dimension der schnellen Stromregelung sind nun Wissenschaftler der Lehrstühle für Laserphysik und Angewandte Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) vorgedrungen. Ihnen ist es gelungen, im „Wundermaterial“ Graphen Elektronenströme innerhalb von einer Femtosekunde in die gewünschte Richtung zu lenken – eine Femtosekunde entspricht dabei dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde.

Der Trick: die Elektronen werden von einer einzigen Schwingung eines Lichtpulses angetrieben. Damit können sie den Vorgang um mehr als das Tausendfache im...

Im Focus: The fastest light-driven current source

Controlling electronic current is essential to modern electronics, as data and signals are transferred by streams of electrons which are controlled at high speed. Demands on transmission speeds are also increasing as technology develops. Scientists from the Chair of Laser Physics and the Chair of Applied Physics at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) have succeeded in switching on a current with a desired direction in graphene using a single laser pulse within a femtosecond ¬¬ – a femtosecond corresponds to the millionth part of a billionth of a second. This is more than a thousand times faster compared to the most efficient transistors today.

Graphene is up to the job

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Im Spannungsfeld von Biologie und Modellierung

26.09.2017 | Veranstaltungen

Archaeopteryx, Klimawandel und Zugvögel: Deutsche Ornithologen-Gesellschaft tagt an der Uni Halle

26.09.2017 | Veranstaltungen

Unsere Arbeitswelt von morgen – Polarisierendes Thema beim 7. Unternehmertag der HNEE

26.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Europas erste Testumgebung für selbstfahrende Züge entsteht im Burgenland

26.09.2017 | Verkehr Logistik

Nerven steuern die Bakterienbesiedlung des Körpers

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit künstlicher Intelligenz zum chemischen Fingerabdruck

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie