Diamant am Himmel

Diamantring von der Zentrallinie der totalen Sonnenfinsternis 2020 im Norden von Patagonien in Argentinien und Sonnenprotuberanzen am Rand der Mondsilhouette.

Bildcredit und Bildrechte: Mariano Ribas (Planetario de la Ciudad de Buenos Aires)

Beschreibung: Als der Schatten des Mondes am 14. Dezember über die Südhalbkugel des Planeten Erde raste, kamen Himmelsbeobachterinnen auf der dunklen Zentrallinie in den Genuss der einzigen totalen Sonnenfinsternis 2020. Beim Schattenspiel des Neumondes sah man einen Augenblick lang diesen funkelnden Diamantring, sogar am wolkigen Himmel.

Das flüchtige Schauspiel ist als Diamantringeffekt bekannt, und es findet zweimal statt: Knapp vor und unmittelbar nach der Totalität ist ein schmaler Splitter der Sonnenscheibe hinter dem Mondrand sichtbar, der wie ein funkelndes Juwel an einem dunklen Ring aussieht.

Dieser dramatische Schnappschuss von der Zentrallinie im Norden von Patagonien in Argentinien zeigt den zweiten Diamantring dieser Finsternis und markante Sonnenprotuberanzen über dem Rand der Mondsilhouette.

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Halbe Sonne mit Protuberanz

Die Sonne hinter Wolken mit Protuberanz im H-Alpha-Licht.

Bildcredit und Bildrechte: Rainee Colacurcio

Beschreibung: Was passiert mit der Sonne? Offenbar ist die untere Hälfte der Sonne hinter einer dicken Wolke versteckt. Weltweit gesehen bedecken Wolken die Sonne ungefähr zwei Drittel der Zeit, wenn auch an vielen Orten auf dem Festland viel weniger.

Rechts oben seht ihr eine Protuberanz auf der Sonne aus magnetisch schwebendem heißem Gas. Die Protuberanz wirkt zwar klein, doch sie könnte unsere Erde leicht einhüllen, und sie kann über einen Monat bestehen bleiben.

Dieses Bild ist eine Kombination aus zwei Aufnahmen, eine davon ist auf die Wolke und die Protuberanz optimiert, die andere auf die Sonnentextur. Beide wurden im Abstand von etwa einer Stunde mit derselben Kamera am selben Ort in Lynnwood in Washington (USA) aufgenommen.

Die zottige Struktur stammt von der Chromosphäre der Sonne, das ist eine Atmosphärenschicht, die in der speziellen Farbe der Aufnahme zum Vorschein kommt. Die Gleichförmigkeit der Textur zeigt, dass die Oberfläche relativ ruhig ist. Das ist ein Hinweis auf das soeben vergangene Sonnenaktivitätsminimum im 11-Jahres-Zyklus der Sonne.

In den nächsten Jahren steuert die Sonne auf einen aktiveren Zeitabschnitt zu, in dem Sonnenflecken, Protuberanzen und schließlich auch Polarlichter auf der Erde häufiger auftreten: das Sonnenmaximum.

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Die rotierende Sonne


Bildcredit: SDO, NASA; Digitale Komposition: Kevin M. Gill

Beschreibung: Ändert sich die Sonne, während sie sich dreht? Ja, und die Änderungen reichen von gering bis dramatisch. Diese Zeitrafferaufnahmen zeigen die Rotation unserer Sonne im Laufe eines Monats im Jahr 2014, wie sie vom Solar Dynamics Observatory der NASA abgebildet wurde.

Links im großen Bild seht ihr die Chromosphäre der Sonne in Ultraviolettlicht, während das kleinere, hellere Bild rechts oben die vertrautere Photosphäre zur gleichen Zeit in sichtbarem Licht zeigt. Die restlichen eingefügten Sonnenbilder zeigen die Röntgen-Emissionen relativ seltener Eisenatome, die sich in unterschiedlichen Höhen der Korona befinden, und zwar in Falschfarben, um Unterschiede zu betonen.

Die Sonne braucht etwas weniger als einen Monat für eine vollständige Umdrehung – am schnellsten rotiert sie am Äquator. Eine große, aktive Sonnenfleckenregion rotiert kurz nach Beginn des Films ins Sichtfeld. Zu den subtilen Effekten gehören Änderungen der Oberflächenstruktur und die Formen der aktiven Regionen. Zu den dramatischen Effekten zählen zahlreiche Blitze in aktiven Regionen sowie flackernde, ausbrechende Protuberanzen, die ihr überall um den Sonnenrand seht.

Derzeit erlebt unserer Sonne ein ungewöhnlich niedriges Aktivitätsminimum während ihres 11-jährigen magnetischen Zyklus.

Gegen Ende des Films rotiert dieselbe, schon früher gezeigte große aktive Sonnenfleckenregion ins Sichtfeld zurück, doch sie sieht nun anders aus.

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Raumstation kreuzt eine fleckenlose Sonne

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Bildcredit und Bildrechte: Eduardo Schaberger Poupeau

Beschreibung: Normalerweise sieht man die Internationale Raumstation nur bei Nacht. Die Internationale Raumstation (ISS) ist an vielen Orten etwa einmal im Monat als heller Fleck zu sehen, der langsam über den Nachthimmel zieht, während die ISS die Erde umkreist. Die ISS ist dann kurz nach Sonnenuntergang oder kurz vor Sonnenaufgang zu sehen, weil sie Sonnenlicht reflektiert. Sobald sie in den Erdschatten tritt, wird sie unsichtbar.

Die einzige Gelegenheit, bei der man die ISS tagsüber sieht, ist, wenn sie direkt vor der Sonne kreuzt. Sie zieht jedoch so schnell vorbei, dass nur Kameras mit kurzen Belichtungszeiten die Silhouette der ISS vor dem Hintergrund der Sonne visuell einfrieren können. Auf diesem Bild ist genau das zu sehen – es ist eine Bildserie, die vor einem Monat in Santa Fe in Argentinien – zeitlich perfekt geplant – aufgenommen wurde. Diese Bilder wurden später mit einem separaten Bild kombiniert, welches die Textur der fleckenlosen Sonne zeigt, sowie einem Bild, das die Protuberanzen der Sonne am Rand betont.

Beim aktuellen ungewöhnlich niedrigen Sonnenminimum ist die Sonne schon fast das ganze Jahr 2019 ohne Sonnenflecken.

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Die Raumstation über einer fleckenlosen Sonne

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Bildcredit und Bildrechte: Rainee Colacurcio

Beschreibung: Das ist kein Sonnenfleck. Es ist die Internationale Raumstation (ISS), sie wurde fotografiert, als sie vor der Sonne vorbeizog.

Sonnenflecken haben eine dunkle zentrale Umbra, umgeben von einer helleren Penumbra, sie besitzen jedoch keine Solarpaneele. Die ISS hingegen ist ein komplexer, facettenreicher Mechanismus – einer der größten und anspruchsvollsten, welche die Menschheit je entwickelt hat. Außerdem treten Sonnenflecken auf der Sonne auf, die ISS hingegen kreist um die Erde. Die ISS umrundet die Erde alle 90 Minuten, daher ist es nicht ungewöhnlich, dass sie vor der Sonne vorbeizieht, aber nur selten hat man die Ausrüstung für ein großartiges Bild zur rechten Zeit am rechten Ort.

Seltsamerweise ist die Sonne auf diesem aktuellen Bild – abgesehen von dem falschen Fleck – völlig frei von echten Sonnenflecken. Seit Beginn des aktuellen Sonnenminimums – einer Periode geringer Sonnenaktivität – waren nur selten Sonnenflecken auf der Sonne zu beobachten. Aus noch nicht ganz geklärten Gründen war die Zahl der Sonnenflecken beim aktuellen wie auch dem vergangenen Sonnenaktivitätsminimum ungewöhnlich niedrig.

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Ausbruch einer Sonnenprotuberanz von SDO


Videocredit und -rechte: NASA/Goddard/SDO AIA Team

Beschreibung: Eine der spektakulärsten Sonnenansichten ist eine ausbrechende Protuberanz. 2011 filmte die Raumsonde Solar Dynamics Observatory der NASA im Sonnenorbit eine eindruckvolle große Protuberanz, die auf der Oberfläche ausbrach. Die dramatische Explosion in diesem Zeitraffervideo wurde in Ultraviolettlicht gefilmt. Das Video komprimiert 90 Minuten, wobei alle 24 Sekunden ein neues Bild aufgenommen wurde.

Die Protuberanz ist riesig – unter den fließenden Schleier aus heißem Gas würde die ganze Erde leicht hineinpassen. Eine Sonnenprotuberanz wird vom Magnetfeld der Sonne kanalisiert und manchmal über der Sonnenoberfläche gehalten. Eine ruhige Protuberanz bleibt typischerweise etwa einen Monat bestehen und kann als koronaler Massenauswurf (KMA) ausbrechen und heißes Gas ins Sonnensystem schleudern. Der Energie-Mechanismus, der eine Sonnenprotuberanz erzeugt, wird noch erforscht.

Wenn unsere Sonne das aktuelle Sonnenaktivitätsminimum passiert hat, treten in den nächsten Jahren Sonnenaktivitäten wie ausbrechende Protuberanzen voraussichtlich wieder häufiger auf.

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Sonnentanz


Videocredit: NASA, SDO; Bearbeitung: Alan Watson via Helioviewer

Beschreibung: Manchmal scheint die Oberfläche unserer Sonne zu tanzen. Mitte 2012 zum Beispiel filmte die Raumsonde Solar Dynamic Observatory der NASA im Sonnenorbit eine eindrucksvolle Protuberanz, die scheinbar wie eine akrobatische Tänzerin eine Hechtrolle machte.

Dieses Zeitraffervideo fasst drei Stunden zusammen und dokumentierte die dramatische Explosion in Ultraviolettlicht. Eine Magnetfeldschleife lenkte den Fluss des heißen Plasmas auf der Sonne. Die Größe der tanzenden Protuberanz ist gewaltig – die ganze Erde würde leicht unter den fließenden Bogen aus heißem Gas passen.

Eine ruhige Protuberanz bleibt normalerweise ungefähr einen Monat bestehen und kann dann bei einem koronalen Massenauswurf (KMA) heißes Gas ins Sonnensystem hinausschleudern. Der Energiemechanismus, der eine Sonnenprotuberanz bildet, wird weiterhin aktiv erforscht. Anders als 2012 ist dieses Jahr die Sonnenoberfläche deutlich ruhiger und weist weniger tanzende Protuberanzen auf, da sie sich nahe dem Minimum ihres 11-jährigen magnetischen Zyklus befindet.

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Eine Sonnenprotuberanz bricht aus

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Bildcredit: NASA’s GSFC, SDO AIA Team

Beschreibung: Was ist mit unserer Sonne passiert? Nichts besonders Ungewöhnliches – sie warf ein Filament aus. Gegen Mitte 2012 brach plötzlich ein lange bestehendes Sonnenfilament in den Weltraum aus und erzeugte einen energiereichen koronalen Massenauswurf (KMA).

Das Filament war tagelang vom ständig wechselnden Magnetfeld der Sonne hochgehalten worden, und der Zeitpunkt des Ausbruchs war unerwartet. Diese Explosion wurde vom Solar Dynamics Observatory im Sonnenorbit genau beobachtet, dabei schossen Elektronen und Ionen ins Sonnensystem, von denen einige drei Tage später die Erde erreichten, auf die Magnetosphäre der Erde trafen und gut sichtbare Polarlichter hervorriefen. Auf diesem Ultraviolettbild sind über dem ausbrechenden Filament Plasmaschleifen um eine aktive Region zu sehen.

Obwohl die Sonne derzeit ein relativ inaktives Stadium ihres 11-Jahres-Zyklus erreicht hat, öffneten sich unerwartete Löcher in der Sonnenkorona, die dafür sorgen, dass ein Überschuss geladener Teilchen in den Weltraum strömt. Wie zuvor erzeugen diese geladenen Teilchen Polarlichter.

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Aktive Protuberanzen auf einer ruhigen Sonne

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Bildcredit und Bildrechte: Alan Friedman (Averted Imagination)

Beschreibung: Warum ist die Sonne so ruhig? Da die Sonne in eine Phase eintritt, die als Sonnenminimum bekannt ist, weist sie – wie erwartet – weniger Sonnenflecken und aktive Regionen auf als sonst. Die Ruhe ist allerdings etwas beunruhigend, da dieses Jahr bisher an den meisten Tagen überhaupt keine Sonnenflecken sichtbar waren.

Im Gegensatz dazu waren während des Sonnenmaximums von 2011 bis 2015 fast jeden Tag Flecken auf der Sonne zu sehen. Maxima und Minima wechseln einander in einem 11-Jahres-Zyklus ab, wobei das letzte Sonnenminimum das ruhigste seit 100 Jahren war. Wird das aktuelle Sonnenminimum noch ruhiger? Obwohl die Sonnenaktivität die Erde und ihre Umgebung beeinflusst, weiß niemand genau, was die Sonne als Nächstes tut, und die Physik hinter den Prozessen wird weiterhin aktiv erforscht.

Dieses Bild wurde vor drei Wochen fotografiert und zeigt, dass unsere Sonne sogar an einem ruhigen Tag aktiv ist. Ständig tanzen Protuberanzen aus heißem Plasma, von denen manche größer sind als die Erde, am leichtesten sind diese über dem Rand erkennbar.

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Aktive Protuberanz auf der Sonne

Videocredit: Chuck Ayoub (Chuck’s Astrophotography)

Beschreibung: Manchmal wird die Sonnenoberfläche zu einem Wirbelwind an Aktivität. Hier ist ein Zeitraffervideo der Sonnenoberfläche zu sehen, das vor- und zurückläuft. Es wurde Anfang Mai in einem Zeitraum von zwei Stunden aufgenommen. Die Sonnenoberfläche wurde abgedeckt, sodass die Details über dem Rand genauer abgebildet werden konnten. Man sieht heißes Plasma in einem ständigen Kampf mit veränderlichen Magnetfeldern und konstanter Gravitation über dem Sonnenrand wirbeln.

Diese Protuberanz erhebt sich etwa einen Erddurchmesser über die Sonnenoberfläche. Energiereiche Ereignisse wie dieses werden seltener, da sich die Sonne in ihrem 11-Jahres-Zyklus einem Aktivitätsminimum nähert.

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Koronaler Regen auf der Sonne


Videocredit: Solar Dynamics Observatory, SVS, GSFC, NASA; Musik: „Thunderbolt“ von Lars Leonhard

Beschreibung: Regnet es auf der Sonne? Ja, doch der Niederschlag ist kein Wasser, sondern extrem heißes Plasma. Ein solcher Regen ereignete sich Mitte Juli 2012 nach einer Eruption auf der Sonne, bei der sowohl ein koronaler Massenauswurf als auch eine mittelmäßige Sonneneruption auftraten.

Danach trat jedoch etwas eher Ungewöhnliches auf: In der nahen Sonnenkorona wurde Plasma fotografiert, das abkühlte und zurückfiel. Dieses Phänomen ist als koronaler Regen bekannt. Wegen ihrer elektrischen Ladung wurden Elektronen, Protonen und Ionen im Regen entlang bestehender Magnetschleifen grazil zur Sonnenoberfläche gelenkt. Die Szene wirkt wie ein surrealer, dreidimensionaler quellenloser Wasserfall.

Das überraschend ruhige Schauspiel ist in Ultraviolettlicht abgebildet und zeigt Materie, die bei einer Temperatur von etwa 50.000 Kelvin leuchtet. Jede Sekunde dieses Zeitraffervideos dauert in Echtzeit etwa 6 Minuten, somit dauerte der ganze koronale Regenschauer etwa 10 Stunden. Aktuelle Beobachtungen zeigen, dass so ein koronaler Regen auch in kleineren Schleifen auftreten und ganze 30 Stunden dauern kann.

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