Die Sonne – ein Jahrzehnt permanenter Beobachtung

Im Juni 2020 beobachtete das Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA (National Aeronautics and Space Administration) die Sonne seit über einem Jahrzehnt ohne Unterbrechung. Damit ist es erstmals gelungen, die Aktivitäten von unserem Zentralgestirn – Die Sonne – auf eine Unglaubliche, nie zuvor dagewesene Weise zu dokumentieren.

Von ihrer Umlaufbahn im Weltraum um die Erde hat SDO gigantische 425 Millionen hochauflösende Bilder der Sonne gesammelt und in den letzten zehn Jahren 20.000.000 Gigabyte an Daten gesammelt.

This composite image is made from 151 individual SDO frames. They span the full ten-year run of the time lapse and a few notable events are hidden within it

Diese Informationen haben unzählige neue Entdeckungen über die Funktionsweise unseres nächsten Sterns und dessen Einfluss auf das Sonnensystem ermöglicht.

Mit einem Dreiklang von Instrumenten nimmt SDO alle 0,75 Sekunden ein Bild der Sonne auf. Allein das Instrument Atmospheric Imaging Assembly (AIA) nimmt alle 12 Sekunden Bilder bei 10 verschiedenen Wellenlängen des Lichts auf.

In diesem 10-Jahres-Zeitraffer-Video(s) sind Fotos zu sehen, die bei einer Wellenlänge von 17,1 Nanometern aufgenommen wurden, einer extremen ultravioletten Wellenlänge, die die äußerste atmosphärische Schicht der Sonne, die Korona, zeigt.

Die folgende Timelapse-Video-Aufnahme stellt stündlich ein Foto zusammen und kondensiert ein Jahrzehnt der Sonne in 61 Minuten.


Das Video zeigt den Aktivitätsanstieg und -abfall, der als Teil des 11-jährigen Sonnenzyklus der Sonne auftritt, sowie bemerkenswerte Ereignisse, wie transitierende Planeten und Eruptionen. Die maßgeschneiderte Musik mit dem Titel „Solar Observer“ wurde vom Musiker Lars Leonhard komponiert.

Dieses Video kann damit ohne jedwede Konkurrenz als das krasseste Zeitraffer-Video aller Zeiten betrachtet werden. Nicht zuletzt dadurch, wenn man sich einmal anschaut, was für ein Gigantischer Datenberg einem solchen Video zugrunde liegt.

Die NASA bietet das Video (hier) je nach gewünschter Quallität auch zum Download an – dazu hier mal eben ein paar Zahlen, was ein etwa sechzig minütiges Video an Speicher-kapazität verschlingt:

  • 3840×2160 quicktime (191,6 GB) 24,0 fps ProRes-Version für Redakteure
  • 3840×2160 mpeg-4 (42,9 GB) 24,0 fps
  • 3840×2160 mpeg-4 (8,7 GB) 24,0 fps
  • 1920×1080 mpeg-4 (6,5 GB) 24,0 fps
  • 1280×720 mpeg-4 (7,3 GB) 24,0 fps

Nicht schlecht – oder? 191 GB für ein 60 Minuten Video … das die NASA somit in Zehn Jahren auf einen Datenberg von 20Mio. GB kommt, wundert mich persönlich nicht mehr.


Bevor wir uns im weiteren noch genauer ansehen werden, was man in den Zehn Jahren Sonnen-Observation für interessante Erkenntnisse gewonnen hat, noch ein paar zusätzliche Informationen zum besagten Timelapse-Video:

Während SDO ein ununterbrochenes Auge auf die Sonne gerichtet hat, gab es einige Momente, die es verpasst hat. Die Dark Frames im Video werden dadurch verursacht, dass die Erde oder der Mond SDO verdunkelt, während sie zwischen dem Raumschiff und der Sonne hindurchfliegen.

Ein längerer Blackout im Jahr 2016 wurde durch ein vorübergehendes Problem mit dem AIA-Instrument verursacht, das nach einer Woche erfolgreich gelöst wurde. Die Bilder, auf denen die Sonne außermittig steht, wurden beobachtet, als SDO seine Instrumente kalibrierte.

SDO und andere NASA-Missionen werden auch in den kommenden Jahren unsere Sonne beobachten, um weitere Erkenntnisse über unseren Platz im Weltraum und Informationen zur Sicherheit unserer Astronauten und Anlagen zu erhalten.


Zehn Dinge, die wir in diesem Jahrzehnt vom SDO der NASA über die Sonne gelernt haben

Seit ihrem Start am 11. Februar 2010 hat die SDO Millionen von wissenschaftlichen Bildern unseres nächstgelegenen Sterns gesammelt und den Wissenschaftlern neue Einblicke in ihre Funktionsweise gegeben.

Die Messungen des SDO zur Sonne – vom Inneren der Sonne bis zur Atmosphäre, zum Magnetfeld und zur Energieabgabe – haben wesentlich zu unserem Verständnis unseres nächsten Sterns beigetragen. Die lange Karriere des SDO im Weltraum hat es ihm ermöglicht, fast einen ganzen Sonnenzyklus mitzuerleben – den 11-jährigen Aktivitätszyklus der Sonne. Hier sind einige Höhepunkte der Errungenschaften des SDO über die Jahre.

1) Fantastische Flares

SDO war Zeuge zahlloser erstaunlicher Flares – riesige Plasmaausbrüche, die von der Sonnenoberfläche freigesetzt wurden – von denen viele zu ikonischen Bildern der Grausamkeit unseres nächsten Sterns geworden sind. In den ersten anderthalb Jahren sah die SDO fast 200 Sonneneruptionen, die es den Wissenschaftlern ermöglichten, ein Muster zu erkennen.

Sie stellten fest, dass etwa 15% der Eruptionen ein „Spätphasen-Flare“ aufwiesen, das Minuten bis Stunden nach der ersten Eruption folgte. Durch die Untersuchung dieser speziellen Klasse gewannen die Wissenschaftler ein besseres Verständnis dafür, wie viel Energie beim Ausbruch der Sonne produziert wird.

2) Solare Tornados

Im Februar 2012 nahm SDO Bilder auf, die seltsame Plasma-Tornados auf der Sonnenoberfläche zeigten. Spätere Beobachtungen ergaben, dass diese Tornados, die durch Magnetfelder erzeugt wurden, die das Plasma in Rotation versetzten, mit Geschwindigkeiten von bis zu 186.000 Meilen pro Stunde rotieren konnten. Auf der Erde erreichen Tornados nur Geschwindigkeiten von 300 Meilen pro Stunde.

Tornadoes On The Sun?

The dark-colored plumes of plasma seen in SDO images extended more than 20,000 miles above the sun’s surface.

3) Gigantische Wellen

Das wabernde Plasmameer auf der Sonnenoberfläche kann riesige Wellen erzeugen, die sich mit bis zu 3 Millionen Meilen pro Stunde um die Sonne bewegen. Diese Wellen, die nach dem gleichnamigen Instrument des Observatoriums für Sonnen- und Heliophysik – SOHO, das sie zuerst entdeckte, EIT-Wellen genannt wurden, wurden 2010 vom SDO in hoher Auflösung abgebildet.

Die Beobachtungen zeigten zum ersten Mal, wie sich die Wellen über die Oberfläche bewegen. Wissenschaftler vermuten, dass diese Wellen durch koronale Massenauswürfe angetrieben werden, die Plasmawolken von der Oberfläche der Sonne in das Sonnensystem speien.

4) Brennbare Kometen

Im Laufe der Jahre hat das SDO zwei Kometen beobachtet, die an der Sonne vorbeiflogen. Im Dezember 2011 beobachteten Wissenschaftler, wie es dem Kometen Lovejoy gelang, die intensive Erwärmung zu überleben, als er 516.000 Meilen über die Sonnenoberfläche flog.

Der Komet ISON im Jahr 2013 hat seine Begegnung nicht überlebt. Durch Beobachtungen wie diese hat das SDO den Wissenschaftlern neue Informationen darüber geliefert, wie die Sonne mit Kometen interagiert.

5) Globale Verbreitung

Da sie keine feste Oberfläche hat, fließt die gesamte Sonne aufgrund der intensiven Hitze, die zu entweichen versucht, und aufgrund der Rotation der Sonne ständig. In den mittleren Breiten bewegen sich großräumige Zirkulationsmuster, die als meridionale Zirkulation bezeichnet werden.

Die Beobachtungen des SDO zeigten, dass diese Zirkulationen viel komplexer sind, als die Wissenschaftler zunächst dachten, und mit der Sonnenfleckenproduktion zusammenhängen. Diese Zirkulations muster könnten sogar erklären, warum manchmal eine Hemisphäre mehr Sonnenflecken als eine andere haben kann.

6) Die Zukunft vorhersagen

Das Ausströmen von Material der Sonne durch koronale Massenauswürfe (CMEs) und die Geschwindigkeit des Sonnenwindes über das Sonnensystem. Wenn sie mit der magnetischen Umgebung der Erde interagieren, können sie Weltraumwetter hervorrufen, das für Raumfahrzeuge und Astronauten gefährlich sein kann.

Auf der Grundlage von Daten des SDO haben NASA-Wissenschaftler daran gearbeitet, den Weg eines CME bei seiner Bewegung durch das Sonnensystem zu modellieren, um seine potenzielle Wirkung auf die Erde vorherzusagen.

Die lange Grundlinie der Sonnenbeobachtungen hat den Wissenschaftlern auch geholfen, zusätzliche maschinelle Lernmodelle zu erstellen, um vorherzusagen, wann die Sonne einen CME freisetzen könnte.

7) Koronale Abblendungen

Die weiche, überhitzte äußere Atmosphäre der Sonne – die Korona – wird manchmal schwächer. Wissenschaftler, die sich mit der Verdunkelung der Korona befassen, haben herausgefunden, dass sie mit CMEs zusammenhängen, die die Hauptursache für die schweren Weltraumwetterereignisse sind, die Satelliten beschädigen und Astronauten schaden können.

Mit Hilfe einer statistischen Analyse der großen Anzahl von Ereignissen, die mit SDO beobachtet wurden, konnten die Wissenschaftler die Masse und Geschwindigkeit von erdgebundenen CMEs – dem gefährlichsten Typ – berechnen.

Durch die Verknüpfung der koronalen Verdunklung mit der Größe der CMEs hoffen die Wissenschaftler, die Auswirkungen des Weltraumwetters um andere Sterne untersuchen zu können, die zu weit entfernt sind, um ihre CMEs direkt zu messen.

8) Tod und Geburt eines Sonnenzyklus

Mit einem Jahrzehnt an Beobachtungen hat das SDO nun fast einen kompletten 11-jährigen Sonnenzyklus erlebt. Beginnend mit dem Beginn des Sonnenzyklus 24 beobachtete das SDO, wie die Aktivität der Sonne bis zum Sonnenmaximum anstieg und dann auf das aktuelle, anhaltende Sonnenminimum abflaute.

Diese mehrjährigen Beobachtungen helfen den Wissenschaftlern, Zeichen zu verstehen, die den Rückgang eines Sonnenzyklus und den Beginn des nächsten signalisieren.

9) Polare koronale Löcher

Manchmal ist die Oberfläche der Sonne durch große dunkle Flecken gekennzeichnet, die als koronale Löcher bezeichnet werden und bei denen die extreme Ultraviolett-Emission gering ist. In Verbindung mit dem Magnetfeld der Sonne folgen die Löcher dem Sonnenzyklus und nehmen beim Sonnenmaximum zu.

Wenn sie sich oben und unten auf der Sonne bilden, werden sie als polare koronale Löcher bezeichnet. SDO-Wissenschaftler konnten ihr Verschwinden nutzen, um zu bestimmen, wann sich das Magnetfeld der Sonne umkehrt – ein Schlüsselindikator dafür, wann die Sonne das Sonnenmaximum erreicht.

This image from NASA’s Solar Dynamics Observatory on March 16, 2015, shows two dark spots, called coronal holes. The lower coronal hole, a polar coronal hole, was one of the biggest observed in decades.Credits: NASA/SDO

10) Neue magnetische Explosionen

Am Ende des Jahrzehnts, im Dezember 2019, ermöglichten es die Beobachtungen des SDO den Wissenschaftlern, eine ganz neue Art von magnetischer Explosion zu entdecken.

Forced magnetic reconnection, caused by a prominence from the Sun, was seen for the first time in images from NASA’s SDO.
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center

Diese spezielle Art – genannt spontane magnetische Wiederverbindung (im Gegensatz zu früher beobachteten allgemeineren Formen der magnetischen Wiederverbindung) – trug dazu bei, eine jahrzehntelange Theorie zu bestätigen.

Sie könnte den Wissenschaftlern auch helfen zu verstehen, warum die Sonnenatmosphäre so heiß ist, das Weltraumwetter besser vorhersagen und zu Durchbrüchen bei kontrollierter Fusion und Laborplasmaexperimenten führen.

 This image shows the Sun on May 3, 2012, with the inset showing a close-up of the reconnection event imaged by SDO’s Atmospheric Imaging Assembly instrument, where the signature X-shape is visible.
Credits: NASA/SDO/Abhishek Srivastava/IIT(BHU)

Im zehnten Jahr seines Bestehens wird das SDO durch eine neue gemeinsame ESA-NASA-Mission, Solar Orbiter, ergänzt. Mit einer geneigten Umlaufbahn wird Solar Orbiter in der Lage sein, die Polarregionen zu sehen, für die SDO nur eine begrenzte Abdeckung hat.

Solar Orbiter verfügt auch über komplementäre Instrumente, mit denen die beiden Missionen zusammenarbeiten können, um 3D-Bilder von Strukturen unter der sichtbaren Oberfläche der Sonne zu erstellen, was den Wissenschaftlern in den kommenden Jahren ein noch besseres Verständnis der Sonnenaktivität ermöglichen wird.

Verwandte Links:


By Mara Johnson-Groh
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.


Verwendete Quellen & zusätzliche Infos:


Zum Ende dieses Beitrages darf eine Zusammenfassung der letzten Zehn Jahre & zu den Highlights des Solar Dynamics Observatory – Programms der NASA nicht fehlen. Ich hoffe, ich habe euch einen kleinen wie interessanten Ein- & Überblick zum Langzeitprojekt Sonnenbeobachtung der NASA hier präsentieren können.

Die alleinige Energielieferant(in), nicht nur unserer Erde, sondern, des gesamten Sonnensystems – Die Sonne – hat mit diesem Beitrag hier auf meinem Blog, denke ich, einen würdigen Platz gefunden.

Einst von nahezu jedem Urvolk als eine Gottheit verehrt, ist sie es doch letzten Endes, dass alles um uns herum Leben, Gedeihen und wachsen lässt. In dem ansonsten tödlichen Vakuum der Gesamtheit aller Dinge: Unseres Universums.

Liebe Grüße &, man liest sich …

© Alpha 🦉

Artikel-Bild:

The sun erupted with a mid-level flare, Nov. 5, 2014 – Solar Dynamics Observatory

 

2 Kommentare zu „Die Sonne – ein Jahrzehnt permanenter Beobachtung

Gib deinen ab

  1. Danke, schöne Zusammenfassung! Mehr zur wirklichen Funktionsweise unserer Sonne unter der „AUFFIND-BAR“ Stichwortsammlung bei „Elektrisches Universum“, etwa als Überblich und Einführung:

    https://farsight3.wordpress.com/2020/01/20/wir-leben-in-einem-elektrischen-universum/

    oder, speziell zu Sternen, und wie sie miteinander zusammenwirken:

    https://farsight3.wordpress.com/2016/10/09/balls-on-fire/

    Viel Erfolg, und – Wissen wird mehr, wenn man es teilt…

    FS3

    Gefällt 1 Person

    1. Hallo!
      Musste Dich erst „Freischalten“ zum Kommentieren. Aber; alles ok nun … 🙂

      Sehr schön: du hast dich auch schon mit dem „Elektrisches Universum“ befasst. 🙂

      Dann werde ich mir gerne deine Beiträge ansehen!

      Gefällt mir

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