Sonnenminimum versus Sonnenmaximum

Videocredit: NASA, SDO, SVS

Die Oberfläche unserer Sonne ist ständig in Bewegung. In manchen Jahren ist sie ruhig und zeigt relativ wenige Sonnenflecken und aktive Regionen. In anderen Jahren ist sie aufgewühlt, weist viele Sonnenflecken auf und wirft häufig KMAs und Sonneneruptionen aus.

Die Oberfläche unserer Sonne durchläuft in Reaktion auf Magnetismus alle 11 Jahre relativ ruhige Phasen, sogenannte Sonnenminima, und alternierend dazu relativ unruhige Phasen, sogenannte Sonnenmaxima.

Das Video zeigt links einen Monat Ende 2019, als die Sonne nahe einem Sonnenminimum war, und rechts einen Monat im Jahr 2014 nahe einem Sonnenmaximum. Die Aufnahmen im fernen Ultraviolettlicht stammen vom Solar Dynamic Observatory (SDO) der NASA.

Unsere Sonne nähert sich bis 2025 wieder einem Sonnenmaximum, zeigt aber schon jetzt eine Oberfläche mit überraschend viel Aktivität.

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Sonnenflecken auf der aktiven Sonne

Auf der Sonnenoberfläche ist ein Muster aus Sonnenflecken, das aus zwei Gürteln über und unter dem Äquator besteht.

Bildcredit: NASA, SDO; Bearbeitung und Bildrechte: Şenol Şanlı

Warum ist unsere Sonne gerade so aktiv? Das ist nicht genau bekannt. Eine Zunahme an Oberflächenaktivität war zu erwarten, weil unsere Sonne 2025 ein Aktivitätsmaximum erreicht. Doch letzten Monat brachte die Sonne mehr Sonnenflecken hervor als in jedem Monat des letzten 11-Jahres-Zyklus – und sogar seit 2002.

Hier seht ihr ein Komposit aus Bildern, die das Solar Dynamics Observatory der NASA von Jänner bis Juni täglich aufnahm. Es zeigt eine große Zahl an Sonnenflecken. Große einzelne Flecken können etwa zwei Wochen lang von links nach rechts über die ganze Sonnenscheibe verfolgt werden. Im Lauf eines Sonnenzyklus treten Sonnenflecken meist immer näher am Äquator auf.

Sonnenflecken sind nur eine Art der Oberflächenaktivität auf unserer Sonne. Es gibt auch Sonnenfackeln oder koronale Massenauswürfe (KMA), bei denen Teilen ins Sonnensystem geschleudert werden. Da diese Teilchen Astronauten* und Elektronik beeinflussen können, ist die Beobachtung von Oberflächenstörungen von mehr als nur ästhetischem Wert. Andererseits kann Sonnenaktivität tatsächlich einen sehr hohen ästhetischen Wert haben, wenn sie in der Erdatmosphäre ein Polarlicht auslöst.

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Venus und dreifach ultraviolette Sonne

Das Solar Dynamics Observatory zeigt die Sonne in 3 Ultraviolettlicht-Wellenlängen bei einem Venustransit.

Bildcredit: NASA/SDO und die Teams von AIA, EVE sowie HMI; Digital-Komposition: Peter L. Dove

Beschreibung: Das war eine sehr ungewöhnliche Art einer Sonnenfinsternis. Normalerweise verfinstert der Mond die Sonne. Doch 2012 war der Planet Venus an der Reihe.

Wie bei einer Verfinsterung der Sonne durch den Mond wurde die Phase der Venus eine immer schmalere Sichel, während die Venus der Sichtlinie zur Sonne immer näher kam. Schließlich war die Ausrichtung perfekt und die Phase der Venus erreichte null. Der dunkle Fleck der Venus kreuzte unseren Heimatstern. Technisch gesehen war das eine ringförmige Venusfinsternis mit einem außergewöhnlich großen Feuerring.

Das Sonnendynamik-Observatorium (SDO) im Erdorbit bildete die Sonne während der Bedeckung in drei Farben des Ultraviolettlichts ab. Die dunkle Region rechts entspricht einem koronalen Loch. Die Venus zog auf ihrer Bahn weiter und erschien einige Stunden später wieder als schmale Sichel. Der nächste Venustransit vor der Sonne findet 2117 statt.

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NuSTAR zeigt die Sonne im Röntgenlicht

Sonne in UV-Licht und Röntgenlicht. Bilder des Röntgensatelliten Nuclear Spectroscopic Telescope Array NuSTAR liefern Hinweise, warum die Zonen über Sonnenflecken so heiß sind.

Bildcredit: NASA, NuSTAR, SDO

Beschreibung: Warum sind die Zonen über Sonnenflecken so heiß?

Sonnenflecken sind etwas kühler als die umgebende Sonnenoberfläche, weil die Magnetfelder, die sie erzeugen, die Aufheizung durch den Strömungstransport verringern. Daher ist es erstaunlich, dass die Regionen darüber – sogar viel höher oben in der Sonnenkorona – hundertmal heißer sein können.

Um herauszufinden, warum das so ist, richtete die NASA das sehr empfindliche Röntgenteleskop des Satelliten Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) im Erdorbit zur Sonne. Dieses Bild zeigt die Sonne in ultraviolettem Licht, die Aufnahmen mit dem Solar Dynamics Observatory (SDO) im Orbit sind rot dargestellt. In Falschfarben-Grün und -Blau wurden Emissionen oberhalb von Sonnenflecken in darübergelegt, die von NuSTAR in verschiedenen Bändern energiereicher Röntgenstrahlen erfasst wurden, diese zeigen Regionen mit extrem hoher Temperatur.

NuSTAR-Bilder wie dieses liefern Hinweise zum Mechanismus der Aufheizung der Sonnenatmosphäre und und werfen ein neues Licht auf solare Nanoflares und Mikroflares als kurze Energieschübe, welche die ungewöhnliche Erwärmung verursachen könnten.

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Zur Sonne fahren

Wie lange dauert es, um zur Sonne zu fliegen.

Bildcredit: Solar Dynamics Observatory, NASA

Beschreibung: Wie lang dauert es, wenn man zur Sonne zu fährt? Brittany (7) und D.J. (12) fragen sich das eines Tages beim Abendessen. James, ebenfalls 7, schlägt vor, ein wirklich schnelles Rennauto zu nehmen, und Christopher (4) stimmt eifrig zu.

Jerry, ein richtig alter Kerl, der normalerweise bei Familienausflügen anhand der Entfernung geteilt durch die Geschwindigkeit die Fahrzeit abschätzt, bietet an, sich um die Zahlen kümmern. „Schauen wir mal … die Sonne ist 149,6 Millionen Kilometer entfernt. Wenn wir 149,6 Kilometer pro Stunde fahren, würde die Reise nur eine Million Stunden dauern.“

Wie lang dauern eine Million Stunden? Ein Jahr sind 365 Tage mal 24 Stunden pro Tag oder 8760 Stunden. Einhundert Jahre wären 876.000 Stunden, doch das ist immer noch weniger als die eine Million Stunden Fahrzeit. Die Sonne ist also ziemlich weit entfernt.

Christopher ist nicht sonderlich beeindruckt, wird es aber sein, wenn er älter wird. Es ist imposant, dass etwas, das 149,6 Millionen Kilometer entfernt ist, immer noch in den Augen schmerzt, wenn man es anblickt!

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Der Sonnenzyklus 25 hat begonnen

Diese Aufnahme des Solar Dynamics Observatory SDO zeigt die Sonne bei Aktivitätsminumum und -maximum in extremem Ultraviolettlicht.

Bildcredit: NASA, SDO

Beschreibung: Der allgemeine Trend monatlicher Sonnenfleckendaten zeigt, dass das Minimum des ungefähr 11 Jahre langen Sonnenaktivitätszyklus im Dezember 2019 stattfand. Es markiert den Beginn des 25. Sonnenzyklus. Die ruhige Sonne während des Aktivitätsminimums ist die rechte Hemisphäre im geteilten Bild. Im Kontrast dazu zeigt die linke Seite, die im April 2014 fotografiert wurde, die aktive Sonne während des erfassten Maximums des Sonnenzyklus 24.

Die Bilder wurden vom Solar Dynamics Observatory in der Erdumlaufbahn im extremen Ultraviolett aufgenommen. Sie zeigen koronale Schleifen und aktive Regionen im Licht stark ionisierter Eisenatome.

Während des Sonnenzyklus 24 war das Weltraumwetter um unseren Planeten herum relativ ruhig. Die Prognosen für Zyklus 25 lauten, dass er ebenfalls ruhig sein wird. Das Aktivitätsmaximum des Zyklus 25 wird im Juli 2025 erwartet. Sonnenzyklus 1 war der erste Sonnenzyklus, der aus frühen Aufzeichnungen der Sonnenfleckendaten ermittelt wurde, er begann vermutlich mit einem Minimum im Februar 1755.

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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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Merkur überquert eine ruhige Sonne


Videocredit: NASA, SDO, Science Visualization Studio der NASA; Musik: Gustav Sting (Kevin MacLeod) via YouTube

Beschreibung: Was ist dieser schwarze Punkt, der über die Sonne zieht? Es ist der Planet Merkur. Der innerste Planet des Sonnensystems zieht – von der Erde aus gesehen – normalerweise über oder unter der Sonne vorbei, doch letzten Monat schien er direkt über ihre Mitte zu wandern. Er wurde dabei von Planetenliebhabern auf der ganzen Welt beobachtet, doch eine besonders klare Aussicht hatte das Solar Dynamics Observatory (SDO) im Erdorbit.

Dieses Video wurde mit dem HMI-Instrument des SDO in einem breiten Spektralbereich des sichtbaren Lichts aufgenommen und verkürzt den 5 1/2 Stunden dauernden Transit auf etwa 13 Sekunden. Die Sonne im Hintergrund war ungewöhnlich ruhig – selbst wenn man bedenkt, dass sie sich nahe einem Sonnenaktivitätsminimum befindet – und wies keine Sonnenflecken auf.

Der nächste Merkurtransit über die Sonne findet 2032 statt.

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