Erstaunliche weitere Nachweise des Sonnenzyklus

🔊 vorlesen
Meine lieben,
immer mal wieder geistert es durch unsere Medien, dass wir uns momentan in einem Sonnenflecken-Maximum befinden. Wann dieses genau erreicht sein wird, wissen wir erst hinterher, weil niemand vorher weiß, wie stark es genau ausfallen wird.
Was so ein Maximum für uns bedeutet erklärte ich in
Droht Gefahr durch unsere Sonne.
Über die Entdeckung der Sonnenflecken überhaut schrieb ich vor einiger Zeit in
Wer war der Erste
Über ihren 11jährigen Zyklus und dass die Sonne sich nicht immer daran hält, referierte ich in
Der Sonnenkönig und die Sonnenflecken
Was die Sonnenforscher über die merkwürdige Rotation der Sonne und mehr durch Sonnenflecken lernen durften, beschrieb ich in
Wanderer mit kurzem Leben.
In Drei Sonnenforscher stellte ich euch drei Persönlichkeiten vor, die sich rund um die Sonnenflecken verdient gemacht hatten.

Kein Wunder, dass ich diesen Flecken so viel Aufmerksamkeit widme. Schaut man die Sonne an, so sieht man nur ihre Oberfläche. Sonnenfinsternisse, so dass z. B. die Korona offenbar wird, treten zwar in den meisten Jahren auf, aber man muss halt erst mal hin kommen. Also bleiben vor allem für die Amateure nur die Flecken und was es sonst so auf der Sonnenscheibe zu sehen gibt. Und das ist, ganz nebenbei bemerkt wieder mal sehr inklusiv, dass man auch ohne teure Instrumenten etwas zur Beobachtung angeboten bekommt.
Der Sonnenzyklus verrät sich allerdings auch noch von ganz anderer Seite her. Darum geht es heute:

Die Kosmische Strahlung

Die Erde empfängt aus den Weiten des Weltraumes einen ständigen Strom geladener Materieteilchen. Diese sogenannte kosmische Strahlung wurde 1913 von dem österreichischen Physiker Viktor Franz Hess
(1883-1964) in den oberen Schichten unserer Atmosphäre entdeckt. Er trug seine Messinstrumente mit Ballonen hoch in die oberen Luftschichten hinauf.
Diese Strahlung ist etwas anderes, als der Sonnenwind, von dem schon an anderer Stelle auf dem Blog die Rede war.

Der Umbau

Die Teilchen dieser Strahlung verwandeln den Stickstoff der Luft in das Kohlenstoffisotop, $C_{14}$. Die Atome dieser Kohlenstoffsorte unterscheiden sich von den normalen Kohlenstoffatomen, $C_{12}$, dadurch, dass sie etwas schwerer sind, denn ihre Kerne enthalten zwei Neutronen mehr.
Ansonsten unterscheiden sich die beiden Isotope chemisch nicht.
Doch anders als $C_{12}$ ist $C_{14}$ radioaktiv. Von
einer vorgegebenen Menge von $C_{14}$-Atomkernen zerfällt innerhalb von
5730 Jahren die Hälfte in Stickstoffatome, $N_{14}$.
Daraus ergeben sich drei Szenarien:

1. Würde die kosmische Strahlung plötzlich aussetzen, dann würden immer mehr Atome des $C_{14}$ zerfallen, bis schließlich keines mehr übrig wäre.
2. Hielte aber die kosmische Bestrahlung unverändert über jahrmillionen an, dann würde sich eine bestimmte Anzahl von Atomen des radioaktiven Kohlenstoffs bilden, gerade so viele, dass in jeder Sekunde so viele zerfallen, wie neue erzeugt werden.
3. Wenn aber die kosmische Strahlung im Laufe der Zeit schwanken würde, dann würde auch die Häufigkeit der $C_{14}$-Atome schwanken.

Die radioaktiven Kohlenstoffatome sind mit denen des normalen
Kohlenstoffs gemischt, und da sie sich chemisch nicht von den anderen
unterscheiden, werden sie mit dem Kohlendioxid von den Pflanzen
aufgenommen und zum Beispiel in den jahresringen der Bäume abgelagert. Wenn man die einzelnen jahresringe eines Baumes untersucht, kann man also für jedes Jahr das Verhältnis von normalem zu radioaktivem Kohlenstoff bestimmen. Doch was hat das mit den Sonnenflecken zu tun?

Der hölzerne Sonnenzyklus

Wenn die Sonne sehr aktiv ist, dann fliegen von ihr mit der ständig von ihrer Oberfläche abströmenden Materie Magnetfelder in den Raum, die in der Nähe der Erde Teilchen der kosmischen Strahlung ablenken, so dasssssie die Erdatmosphäre nicht erreichen.
Und da darf man sich jetzt nicht von den im Maximum stärker auftretenden Polarlichtern ins Bochshorn jagen lassen. Diese entstehen nicht durch die kosmische Strahlung, sondern durch den auffrischenden Sonnenwind mit seinen Teilchenausbrüchen.
Wenn also die Sonnenaktivität ein Maximum hat, dann entsteht in der Erdatmosphäre weniger $C_{14}$. Die in dieser Zeit gebildeten jahresringe sind dann ärmer an radioaktivem Kohlenstoff. Mit Hilfe der Bäume kann man so die Sonnenaktivität weit in die Vergangenheit zurückverfolgen.
Und das ist doch wirklich erstaunlich. Immer ist die Rede von Maximum, hoher Sonnenaktivität, Sonnenausbrüchen und so weiter. Und hier geschieht genau das umgekehrte. Bei hoher Sonnenaktivität entsteht weniger radioaktives $C_{14}$. Das muss man sich erst mal auf der Zunge zergehen lassen. Auch ich habe etwas gestutzt und musste das sacken lassen.

Forscher fanden bei derartigen Untersuchungen tatsächlich deutlich zwei Zeiträume höheren „$C_{14}$-Gehaltes: das uns schon bekannte Maunder-Minimum in der zweiten
Hälfte des 17. Jahrhunderts und ein weiteres, das man das Spörer-Minimum nennt. Es scheint etwa von 1460 bis 1540 gewährt zu haben. Auch
für diese Zeit findet man fast keine Berichte über Polarlichter.
Diese Versuche sind so sensibel, dass man in ihnen zum einen sogar die Variation des Erdmagnetfeldes ablesen kann, als auch die Zunahme des normalen Kohlenstoffs der dadurch entsteht, dass wir Industrienationen durch Öl und Kohle gebundenen normales $C_{12}$ in Form von $CO_2$ in die Luft blasen. Dadurch wird das Isotop $C_14$ quasi verdünnt.

Die Sonne im Eis

Eisbohrkerne sind ebenfalls eine wichtige Quelle für die Erforschung vergangener Sonnenzyklen. Wenn Schnee fällt, werden winzige Luftblasen in Schneeflocken eingeschlossen, die dann in Eisschichten abgelagert werden.
Dadurch entsteht eine kontinuierliche Aufzeichnung vergangener atmosphärischer Bedingungen.
Desto länger der Bohrkern ist, desto älter ist das Eis aus der Tiefe.
Somit bilden sie etwas ähnliches, wie Jahresringe, in dem Fall wohl eher Jahresscheibchen aus.
Unser oben eingeführtes $C_{14}$ lässt sich darin beispielsweise sehr gut finden, weil es im CO_2 der eingeschlossenen Luft eingebaut wird.

Diese beiden Methoden haben gut bewiesen, dass die Sonne sich tatsächlich nicht immer an ihren elfjährigen Zyklus hält.

Wieso die Sonne manchmal pausiert, ist bis heute noch nicht ganz klar. Es hängt mit Magnetfeldern zusammen, die auf ihr entstehen und auch wieder vergehen. Ihre merkwürdige Rotation dürfte hier auch eine erhebliche Rolle spielen und nicht zuletzt, dass die Sonne sich im vierten Aggregatzustand befindet. Sie ist ein Plasma. Das alles muss aber Inhalt weiterer Artikel werden. Bleibt gespannt.