Les ut romskipet SOHO avdekker hemmelighetene til stjernen vår. Hvorfor vibrerer sola? Hvor kommer de ødeleggende magnetiske stormene fra? Det nye solobservatoriet i jordens forgård har gitt noen svar og ny innsikt i de to første årene av det ble brukt. De syttende gassmassene på sola skjuler fremdeles mange hemmeligheter. Så astronomer vet fremdeles ikke hva som forårsaker den elleve år lange aktivitetssyklusen - det mest slående trekket er det periodiske utseendet til mørke flekker på soloverflaten. Like åpen er spørsmålet om solvindens opprinnelse, som trenger inn i solsystemet som en strøm av elektrisk ladede partikler. Spesielt forvirrende er mekanismen som varmer koronaen til godt over en million grader.

SOHO, "Solar and Heliospheric Observatory", har prøvd å løse slike problemer i to år. Solobservatoriet ble utviklet i regi av European Space Agency ESA og drives sammen med den amerikanske Nasa. 2. desember 1995 lanserte det omtrent to-tonns romfartøyet fra romfartsområdet Cape Canaveral i Florida. To måneder senere hadde hun nådd sin endelige stilling, det såkalte Lagrange punktet L1.

Dette er det best mulige stedet for å observere solen. Cirka 1, 5 millioner kilometer fra jorden i retning av solen, avlyser attraksjonskreftene til de to himmellegemene hverandre ut. Så SOHO - surret av usynlige tråder over jorden - kan gå i bane rundt solen med planeten vår uten noen gang å skjule den åpne utsikten. Fra denne utsatte posisjonen er det for første gang mulig å observere solen helt uforstyrret i årevis.

SOHO har elleve vitenskapelige instrumenter om bord. De registrerer UV-strålingen fra solen, magnetiske felt, temperaturer, materie og energistrømmer innenfor koronaen og i deres overgangsområde til soloverflaten. Andre instrumenter undersøker energifordelingen i solvinden og bestemmer dens kjemiske sammensetning. I tre SOHO-eksperimenter måles vibrasjoner som får hele gassfæren til solen å riste direkte, i likhet med en slått bjelle. utstilling

Disse rytmiske vibrasjonene er forårsaket av lydbølger som går gjennom solen på buede stier i forskjellige lengder og reflekteres igjen og igjen på overflaten. Hver lydbølge har en viss frekvens - vanligvis i området på noen få millihertz. Deres superposisjon ligner en - uhørbar - "solens sang".

Helio seismologi, studiet av solvibrasjoner, gjør det mulig å se dypt under det velkjente ansiktet til hjemmestjernen vår. Informasjon om solens indre struktur kan fås fra frekvenser, avstander og transittider for individuelle lydbølger.

SOHO måleinstrumenter registrerer bevegelser av solens overflate til noen få meter ved hjelp av Doppler-effekten: Avhengig av om gassmassene stiger eller faller i et område av solen, forskyves lysets spektrum til litt høyere eller lavere frekvenser. "Michelson Doppler Imager" ombord på SOHO bestemmer den vertikale bevegelsen på nesten en million poeng på soloverflaten en gang per minutt. Datasimuleringer bestemmer fordelingen av temperatur og tetthet inne i solen.

Resultatene ble bekreftet av modeller av astrofysikere fra solens konstruksjon. De viser også at i grenseområdet mellom konveksjonssonen - det ytre området av solgloben - og den underliggende strålingssonen, blander gassene i voldsom turbulens seg med hverandre. I tillegg roterer konveksjons- og strålingssonene i forskjellige hastigheter. Rundt 200.000 kilometer under overflaten fører dette til sterke skjærkrafter. Sammen med turbulensen kunne de være ansvarlige for fremveksten av det solmagnetiske feltet.

Magnetfelt spiller sannsynligvis en avgjørende rolle i mange prosesser i solen, inkludert oppvarming av koronaen. I flere tiår ble astronomer undret: hvorfor er koronaen nesten tusen ganger varmere enn solens overflate, som er rundt 5800 grader celsius? Det er ingen varmekilde i selve koronaen, en varmestrøm fra de underliggende kjøligere områdene er ikke mulig i henhold til fysikkens lover. Så det må være en annen mekanisme som overfører energi til koronaen.

SOHO-instrumentene har nå tatt forskerne på sporet. De viser at solens overflate er dekket av et teppe med utallige magnetiske løkker - bueformede magnetiske felt, som hver starter fra en positiv magnetisk pol på overflaten og slutter ved en negativ pol. Noen dager etter dannelsen brytes disse kortvarige strukturene, og deres åpne ender beveger seg deretter fritt rundt. Hvis to ender møtes med forskjellige magnetfeltretninger, oppstår en kortslutning som frigjør enorme mengder energi i solatmosfæren.

Magnetfelt er trolig også involvert i dannelsen av solvinden. I lang tid har astronomer visst at solvinden består av to deler med forskjellig energiinnhold: langsommere partikler beveger seg rundt 400 kilometer i sekundet, mens raskere gjør dem dobbelt så raskt.

Observasjoner av "Ultraviolet Coronograph Spectrometer" av SOHO viser at den langsommere delen av solvinden kommer fra ekvatorialområdet, hvor materie strømmer langs magnetfeltlinjene ut i verdensrommet. De mer energiske partiklene har derimot sitt opphav i polare regioner. Der er magnetfeltlinjene åpne og fungerer som en akselerator. De driver elektrisk ladede partikler som fordamper fra solen til enestående nivåer med svært høye hastigheter. Også nær solens poler oppdaget britiske forskere nylig gigantiske sykloner ved bruk av SOHO-spektrometeret. Hver og en av dem er nesten like stor som jorden, inne i solcelle tornadoer roter vind i hastigheter opp til 500.000 kilometer i timen.

Igjen og igjen kaster såkalte koronale masseutskytninger milliarder av tonn materie ut i verdensrommet. Disse massive eksplosjonene er ansvarlige for magnetiske stormer over jorden som kan forstyrre radiokommunikasjon og forårsake strømbrudd. Elektroner fanget i jordens magnetiske skjold frigjøres av magnetiske stormer. Som høyenergi "killerelektroner" kan de skade elektronikken til satellitter og fare for astronauter under romvandringene. Så langt er det gjort forsøk på å forutsi magnetiske stormer fra solens "fakler" som er lettere å observere fra Jorden. Dette er sterkt oppvarmede områder av solatmosfæren. Suksessraten for slike spådommer er ganske liten: Bare omtrent hver tredje bluss tiltrekker seg en magnetisk storm. SOHO tilbyr muligheten til å direkte observere koronale masseutkast og lover dermed mye mer pålitelige prognoser.

I fjor registrerte sonden ni slike eksplosjoner i løpet av syv måneder. Hver gang en magnetisk storm raste over jorden noen dager senere. Astrofysikere håper å kunne bruke datamodeller for å forutsi styrken til slike SOHO-data i fremtiden.

Så langt er det som er åpent det som forårsaker den elleve år lange syklusen til solen. Det kan ha sammenheng med store plasmastrømmer under soloverflaten som SOHO har fanget. Strømmer av ioniserte gasser strømmer rundt de polare områdene av solen på en dybde på rundt 40 000 miles. De minner sterkt om jordbaserte jetstrømmer: raske vertikale vinder som blåser rundt kloden på slyngende strømlinjer. Andre plasmaflyter ligner handelsvindene på jorden. De forekommer ofte sammen med flekker med solflekker, da det vil være rundt år 2000. Da håper forskerne å oppdage hemmeligheten bak solsyklusen.

=== Ralf Butscher

science.de

Anbefalt Redaksjonens