Merkur – ein romantischer Ort


Liebe Leserinnen und leser,

in diesen Tagen, Mitte Mai 2020, soll bei guten Bedingungen der Merkur neben der Venus und der Mondsichel sogar bei uns gut zu sehen sein. Das ist nicht so einfach, weil der Merkur sehr klein ist und meistens wie der Mond bei Neumond von der Sonne überstrahlt wird. Deshalb sieht man ihn, wenn überhaupt nur am Morgen- oder Abendhimmel nahe bei der Sonne. Der große Astronom Kopernikus soll einer Legende nach auf seinem Sterbebett gesagt haben, dass es ihm zu Lebzeiten nie vergönnt gewesen wäre, den Merkur zu sehen. Aber der Merkur war schon in der Antike bekannt, weil man ihn eben manchmal mit bloßem Auge sehen kann. Merkur machte auch wegen seiner merkwürdigen elliptischen Bahn auf sich aufmerksam. Erst durch die Relativitätstheorie konnte die sog. Periheldrehung des Merkur erklärt werden. Damit ist gemeint, dass sich die ganze Merkurbahn langsam um die Sonne dreht. Somit verschiebt sich dann auch sein Perihel, sein sonnennächster Punkt. Die Newtonsche Himmelsmechanik reichte nicht aus, diese zu beschreiben.
Heute wollen wir uns mal mit einer Merkwürdigkeit befassen, die es so in unserem Sonnensystem nur auf dem Merkur zu beobachten gibt.

Der Lauf der Sonne auf Merkur

Man würde sich dort sehr über den Lauf der Sonne wundern, wenn man sich denn dort aufhalten könnte. Von einem Sonnenaufgang zum nächsten vergehen auf dem Merkur 176 Tage. Außerdem scheint die Sonne auf dem Merkur bei Sonnenauf- und Untergang aus dem Gang zu geraten. Am Äquator bleibt sie zur Mittagszeit kurz stehen, läuft dann etwas rückwärts, dann hält sie erneut an, um dann wieder ihren normalen Lauf von Ost nach West wieder aufzunehmen. Noch merkwürdiger wird alles, wenn man sich 90 Grad links oder rechts vom Mittagspunkt befindet, wo die Sonne gerade im Begriffe ist, auf- bzw. unter zu gehen. Man würde dort einen doppelten Sonnenauf- oder Untergang erleben. Also wenn die Sonne am Merkur-Morgen erscheint, verschwindet sie nochmal kurz unter dem Horizont, um dann endgültig richtig aufzugehen. Ebenso am Abendhimmel. Dort geht sie zunächst unter, erscheint dann nochmals kurz über dem Horizont, um sich dann zur Nacht zu begeben.
Dieses Kuriosum gibt es nur auf dem Merkur in unserem Sonnensystem. Was geht da vor.

Auf erden ist alles, wie es sein soll

Jeder weiß, dass sich die Erde links herum gegen den Uhrzeigersinn dreht, weshalb die Sonne von Ost nach West über den Himmel zu laufen scheint. Es ist auch bekannt, dass die Erde ungefähr 24 Stunden für eine Umdrehung benötigt. Für ihren Umlauf um die Sonne benötigt sie ein Jahr, ungefähr 365 Tage. Beim Merkur ist das alles anders.

Wie denn?

Bis in die 60er Jahre des letzten Jahrhunderts dachte man, dass der Merkur uns stets dieselbe Seite zeigt. So ist das bei unserem Mond. Dessen Drehung um sich selbst entspricht genau seiner Umlaufzeit um die Erde, einem synodischen Monat. Deshalb sehen wir seine Rückseite nie. So dachte man sich das eben auch von Merkur. Mit Teleskopen, Radar und Raumsonden, als man Struktur auf dem Merkur ausmachen konnte, fand man heraus, dass er sich doch etwas schneller um sich selbst dreht, als ein Umlauf um die Sonne dauert.
Er zeigt uns eben doch nicht immer dieselbe Seite.

Für eine Umdrehung benötigt Merkur 58,646 Tage. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt er 87,969 Tage. Das bedeutet, dass wenn Merkur zweimal die Sonne umrundet, dreht er sich dreimal um sich selbst. Und damit nicht genug. Merkurs bahn ist extrem elliptisch. An seinem sonnenfernsten Punkt, dem Aphel, beträgt sein Abstand zur Sonne rund 70 Millionen Kilometer. In seinem sonnennächsten Punkt, dem Perihel ist er nur noch knapp 46 Millionen Kilometer von ihr entfernt. Dagegen verglichen laufen Erde und Venus fast auf Kreisbahnen.
Das bedeutet, dass Merkurs Winkelgeschwindigkeit auf seiner Bahn sehr stark variiert. Keplers zweites Planetengesetz besagt, dass der Fahrstrahl eines Planeten stehts gleiche Flächen zu gleicher Zeit überstreicht. Der Fahrstrall ist die gedachte Hilfslinie zwischen Stern und Planet. Ist nun unser Merkur an seinem entferntesten Punkt von der Sonne, ist sein Fahrstrahl länger. Wenn der zu gleicher Zeit eine gleiche Fläche überstreichen soll, bedeutet das, dass Merkur sich langsamer auf seiner Bahn bewegen muss, um diese Bedingung zu erfüllen. Das “Kuchenstück” ist dann zwar länger, aber deutlich schmaler. In Sonnennähe beschreibt der Fahrstrahl dann zur selben gegebenen Zeit ein kürzeres, aber breiteres “Kuchenstück”, ganz davon abgesehen, dass der Kuchenrand keinen Kreis beschreibt, weil es sich um eine elliptische Bahn handelt, aber als Bild geht es so.

Nun haben wir alle Fakten beieinander, um Merkurs Sonnen-Wunder zu erklären.

Von Winkeln und Verhältnissen

Zunächst ist es so, dass ein Beobachter auf dem Merkur die Sonne im Laufe eines Merkur-Jahres immer größer wahrnimmt, so lange Merkur sich auf sein Perihel zubewegt. Entfernt er sich dann wieder von ihr, erscheint die Sonne wieder kleiner. Bei dieser starken Exzentrizität der Merkurbahn würde man das deutlich sehen. Den Effekt hätten wir gern bei unserem Supermond…

Wir haben oben gefunden, dass Merkur drei Umdrehungen innerhalb zweier Merkur-Jahre (Lauf um die Sonne) vollführt.
Die Geschwindigkeit, mit welcher Merkur sich um sich selbst dreht, bleibt konstant. Bei Drehungen spricht man gerne von Winkelgeschwindigkeiten, also von der Änderung des Winkels pro Zeit. Für die Eigendrehung des Merkur ist die konstant.
Beim Lauf um die Sonne auf merkurs extrem elliptischer Bahn ist das durchaus nicht so, denn sonst wäre keplers Gesetz mit den Flächen und dem Fahrstrahl nicht erfüllbar. Man kann also sagen, dass die Winkelgeschwindigkeit der Eigenrotation des Merkur ungefähr 1,5 mal größer ist, als die durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit seines Laufes um die Sonne. Betrachtet man aber nun die Position des Merkur auf seiner Bahn, ändert sich dieses Zahlenverhältnis sehr stark. Im sonnenfernsten Punkt ist die Winkelgeschwindigkeit um 0,68 mal kleiner als die mittlere Winkelgeschwindigkeit und im Perihel um den Faktor 1,53 größer. Somit stehen im Aphel die beiden Winkelgeschwindigkeiten 1,5 (Eigendrehung konstant) zu 0,68 und im Perihel 1,5 (Konstante Eigendrehung) zu 1,53 (Bahnumlauf).
Was fällt hier auf:
Je näher der Merkur seinem sonnennächsten Punkt kommt, desto größer wird seine Bahngeschwindigkeit. Das Verhältnis zur konstanten Winkelgeschwindigkeit der Eigendrehung steigt also vom Aphel mit 0,68 bis zum Perihel mit 1,53 an. Nun ist das Verhältnis plötzlich anders herum.

Konsequenzen

Die Winkelgeschwindigkeit der Eigendrehung ist im Verhältnis zur Umlauf-Winkelgeschwindigkeit plötzlich kleiner. Das bedeutet, dass die Sonne für den Beobachter plötzlich rückwärts läuft, denn negatives Geschwindigkeitsverhältnis bedeutet entgegengesetzte Richtung.

Und was passiert an dem Punkt, wo das Verhältnis 1,5 zu 1,5 ist? Dort steht die Sonne kurz still und kehrt ihre Richtung von einem Beobachter aus gesehen entweder wieder in die richtige Richtung um, dass sie wieder von Ost nach west läuft, oder in die falsche.

Und was bedeutet das für den Beobachter an einer der Tag-Nacht-Grenzen? Genau. Die Sonne läuft rückwärts und tut nochmal, was sie schon tun wollte, nämlich auf- oder unterzugehen.

Und wie kommen wir auf die Tageslänge von über 180 Tagen, obwohl die Sonne sich in 54 Tagen um sich selbst dreht? Das liegt am Verhältnis von Merkurtag zu Merkurjahr. Hat die Sonne von ihrer Umdrehung her den Merkurtag beendet, hat sie sich erheblich auf ihrer Bahn weiter gedreht, Wir Erinnern uns Drei Umdrehungen in zwei Umläufen. Deshalb dauert die Zeitspanne so lange.

Liebesurlaub auf dem Merkur

Puh, das war jetzt kompliziert, oder?
Aber für Verliebte wäre das doch wirklich super romantisch mit den zwei Sonnenauf- und Untergängen.
Auch für Sonnenanbeter gibt es auf dem Merkur ein Plätzchen. Sie sollten die Caloris Planitia besuchen. Es ist das Becken der Hitze auf Merkur. Dieser Einschlagskrater hat einen Durchmesser von 1,500 km. Es ist der Ort, bei dem zum Zeitpunkt jedes zweiten Perihel-Durchgangs die Sonne im Zenit steht. Und sie verlängert das Sonnenbad noch etwas, denn sie wandert ja am Perihel kurz rückwärts. Näher kommt man der Sonne so wohl nicht und bei molligen mehreren Hundert Grad und ohne schützende Atmosphäre, dürfte sich die erwünschte Bräune rasch einstellen.

Und eins noch zur Urlaubs-Saison auf Merkur:
Jahreszeiten in dem Sinne, wie wir sie durch unsere um 23 Grad geneigte Erdachse auf der Erde haben, gibt es auf Merkur nicht, da seine Achse nur um 0,01 Grad gekippt ist. Man kann sagen, er steht aufrecht. Seine sehr elliptische Bahn bewirkt aber, dass die Sonneneinstrahlung variiert. Dieser Effekt hat auf Erden wegen der fast kreisförmigen Bahn keine Auswirkung. Allerdings bewirkt die Exzentrizität der Erdbahn, dass unser Sommer ungefähr vier Tage länger als der Winter ist. Es ist noch nicht ausgemacht, ob an den Polem von Merkur Skiurlaub möglich sein könnte. Kann sein, dass es Eis in Kratern an den Polen gibt, wo nie Sonne hin kommt. Möglicherweise muss man dann selbst die Piste beleuchten.
Und auch Kunstkenner kommen auf Merkur durchaus auf ihre Kosten. Besuchen sie doch Rembrandt, den größten Krater des Merkur. Bedenken Sie, dass die Kleiderordnung hierfür durchaus einen veritablen Raumanzug verpflichtend vorsieht. Und ob Sie dort Gemälde finden werden, ist äußerst fraglich. Wie dem auch sei. Wenn einer eine Reise tut, dann kann er was erzählen.
Naja, ob aber jemals Menschen in diese heiße Wüstenwelt ohne Atmosphäre reisen möchten, sei dahin gestellt.

Jetzt warten wir erst mal, bis in einigen Jahren die Raumsonde BepiColombo am Merkur ihre Forschungsarbeit aufnimmt. Apropos Merkur und Missionen:
Folge 43 des Podcasts Raumzeit beschreibt die Mission sehr hörenswert und in Folge 44 dieses Podcast geht es um den Merkur an sich.
Inspiriert zu diesem Artikel hat mich das Buch Sternstunden des Universums von Harald Lesch, das es bei Audible auch als Hörbuch gibt.
Wie auch immer:
Bis Bepicolombo am Merkur ist, wird es aber noch viele neue Artikel auf Blindnerd geben.

Es grüßt euch herzlich
Euer Blindnerd.

Parken im All


Liebe Leserinnen und Leser,

Vor sechs Jahren hatte ich mit meinem Freund Volker, der Pfarrer ist und auch hier mitließt, eine ganz interessante Unterhaltung über Weltraum-Missionen, Satelliten für Navis und auf welche Bahnen man verschiedene Missionen oder Satelliten schicken sollte, damit sie ihre Aufgabe möglichst gut erfüllen können.
Da wir neulich wieder darauf kamen und das Thema auch durch Twitter rauschte, möchte ich meine Ausführungen gerne hier mit euch teilen.

Tanz mit der Erde

Bei Aufgaben, wo es wichtig ist, dass man von der Erde aus stehts von der gleichen Stelle aus Sicht auf den Satelliten hat, schickt man sie auf eine geosynchrone Umlaufbahn. Der Satellit umläuft die Erde synchron zur Erddrehung ein mal täglich. Die einfachste Bahn dieser Art ist die geostationäre Umlaufbahn.
Die liegt ungefähr 36.000 Kilometer über dem Äquator. Es gibt noch weitere geosynchrone Bahnen.
Diese Bahnen eignen sich gut für Satelliten zur Kommunikation, Navigation und zur Wetterbeobachtung.

Welch ein Gezerre

Für andere Aufgaben aus Erdnähe wird es dann mit den Bahnen etwas kompliziert.
Ein Hauptproblem ist die Tatsache, dass immer mehrere Körper mit ihren Gravitationskräften an unserer gedachten Raumsonde ziehen.
Da zieht die Sonne mit ihrer ungeheuren Masse, die Erde, in deren Nähe sich unsere Sonde befindet, der Mond zieht, wenn er gerade mal vorbei kommt und auch die riesigen Gasplaneten, wie unser Jupiter ziehen an der Sonde.
Als erstes dürfte den Menschen aufgefallen sein, dass Kometen, deren wiederkunft vorausberechnet war, sich verspäten können, weil sie unterwegs von anderen Körpern, wie dem Jupiter abgelenkt wurden.
Dieses Spiel der Kräfte wird dann schnell chaotisch und die Sonde muss mittels Treibstoff ihre Bahn korrigieren.
Das ist bei mehr als zwei Körpern, die sich gegenseitig beeinflussen, nicht mehr mit einer geschlossenen Formel, wie den Newtonschen Bewegungsgleichungen oder den Keplerschen Gesetzen zu lösen. Es gibt jedoch numerische Verfahren, wie man die Bahnen von derartigen Drei-Körper-Systemen, z. B. Erde-Sonne-Raumsonde, Stück für Stück berechnen kann.

Bei einigen Missionsaufgaben lässt sich aber enorm Treibstoff sparen, weil es für zwei größere Körper, z. B. Erde und Sonne die einen für ihre Verhältnisse sehr kleinen Körper, eine Raumsonde, beeinflussen Punkte gibt, bei denen man quasi kostenlos mitreisen kann. Treibstoff braucht man dann nur noch, damit man in der Nähe dieser Lagrange-Punkte, benannt nach dem Mathematiker Joseph-Louis Lagrange bleibt. Etwas korrigieren muss man schon, denn zum einen wird unser Drei-Körper-System ja auch von anderen Massen gestört, und zum anderen gibt es an den Lagrange-Punkten nichts, worum man kreisen könnte.
Es sind Punkte, bei denen sich die Zugkräfte auf unsere Sonde der im system befindlichen großen Massen, addieren, subtrahieren oder ergänzen.

Der Parkplatz an der Sonne

Nehmen wir das System bestehend aus Erde, Sonne und einer Sonde zur Sonnenbeobachtung an.
Nun ist man natürlich daran interessiert, möglichst viele Sonnenstunden zu haben, am bessten immer. Kein Tag-Nacht-Rhythmus oder ein Mondschatten soll die Beobachtung stören, und wenig Treibstoff soll die Sonde natürlich auch verbrauchen, denn wir wollen sie ja lange nutzen.
Der beste Parkplatz für so eine Sonde ist der Lagrange-Punkt eins. Er liegt zwischen Erde und Sonne.
An diesem Punkt ziehen in unserem Beispiel Erde und Sonne gleich stark von gegenüberliegenden Seiten an der Sonde, und halten sie auf diesem Punkt fest. Da die Erde deutlich weniger Masse als die Sonne besitzt, liegt dieser Punkt näher an der Erde.
Er liegt ungefähr 1,5 Mio Kilometer von der Erde aus gesehen in Richtung Sonne. Das ist gerade mal ein Prozent der ganzen Strecke Erde-Sonne.
Und was an dem Punkt noch praktisch ist, die Erde zieht unsere Sonde mit sich auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne. Somit hat die Sonde den Stern stets im Blick und die Antenne für die Daten zeigt immer brav in Richtung Erde. Klar, die dreht sich natürlich einmal täglich unter der Sonde hindurch, das stört aber nicht, weil es Empfangsantennen für die Daten um den ganzen Erdball verteilt gibt, oder man speichert die Daten und schickt sie dann zur Erde, wenn sich die Heimat-Antenne unter der Sonde vorbei bewegt. Und wenn nicht gerade eine Sonnenfinsternis stattfindet, dürfte nicht mal der Mond mit seinem Schatten störend durch den Datenstrahl zur Erde laufen. Wir merken also: Der LagrangePunkt L1 Erde-Sonne ist ein idealer Parkplatz für Beobachtungen unseres Sterns.
Es sei denn, man möchte auch die Pole der Sonne sehen, dann ist L1 nicht geeignet.
Tatsächlich befinden sich Raumsonden zur Sonnenbeobachtung in Lagrange-Punkt eins des Erde-Sonne-Systems.

Der Punkt ohne Rückkehr

Natürlich gibt es auch im System Erde-Mond einen eigenen L1. Dieser könnte interessant sein, wenn man nicht die Erde, sondern den Mond beobachten möchte. Da der Mond uns aber stets die gleiche Seite zeigt, wäre hier vermutlich nicht viel spannendes zu sehen. Ich glaube, es gibt derzeit keine Sonde in diesem Punkt.
Der Abstand zu L1(Erde-Mond) ist für Mondfahrer interessant. Er liegt etwa 326.000 Kilometer in Richtung Mond. Der Abstand Erde-Mond beträgt im Mittel 384.400 Kilometer. Da der Mond deutlich weniger Masse als die Erde besitzt, liegt dieser L1 natürlich näher bei ihm. Befindet man sich näher als dieser Abstand beim Mond, dann wird man von ihm angezogen. Das bedeutete für die Apollo-Missionen, dass es von da ab nicht mehr möglich war, ohne Triebwerk zur Erde zurück zu fallen (Point of no return).

Im Schatten

Wer wünscht sich im Sommer keinen Parkplatz unter einem schattigen Baum.
Bei vielen Missionen ist es auch so, dass gerade die Sonne mit ihrer Wärme und ihrem Licht stört. Aus diesem Grunde parkte man die beiden WeltraumteleskopeHerschel und Planck, die u. A. Beobachtungen im Infrarot-Bereich, also Wärme, machen sollten, in L2(Erde-Sonne). Dieser liegt von der Sonne aus gesehen 1,5 Mio Kilometer hinter der Erde auf einer Linie mit Erde, L1 und der Sonne.
Aktuell befindet sich dort Das Weltraumteleskop Gaia, das im Schatten der Erde Sterne zählt und katalogisiert.
Das astronomisch teure und viel verspätete Teleskop, James Webb, soll auch im L2-Punkt des Erde-Sonne-Systems geparkt werden.

Die dunkle Seite

L2(Erde-Mond) liegt auf der Rückseite des Mondes, die uns stets abgewandt ist.
Vom Erdmittelpunkt aus gemessen, liegt der Punkt 449 km entfernt knapp hinter dem Mond auf der Verbindungslinie Erde-Mond, auf welcher sich auch L1 dieses Systems befindet. Bis vor kurzem war dieser Punkt für die Raumfahrt nicht sehr spektakulär. Das änderte sich jedoch, seit China einen Rover und eine Sonde auf der Rückseite des Mondes landete.
Der Kommunikationssatellit von Chang’e-4 ist am L2-Punkt geparkt (genauer umkreist L2). Somit stellt er Funkkontakt vom Lander und Rover zur Erde her.

Wo liegt die “Gegenerde”?

Im Fall Sonne-Erde liegt der dritte Lagrange-Punkt auf der uns gegenüberliegenden Seite der Sonne, knapp 190 km weiter weg von der Sonne als die Erde. In diesem Punkt bewirken die (gleichgerichteten) kombinierten Anziehungskräfte von Erde und Sonne wieder eine Umlaufdauer, die gleich der der Erde ist.
Schwurbler vermuten hier eine “Gegenerde” die man nie zu sehen bekommt.
Meines Wissens kann man mit diesem Punkt in der Raumfahrt nicht viel anfangen, weil kein Funkkontakt zur Erde möglich wäre. Die risige Sonne mit ihrem eigenen Radio-Programm wäre immer störend im Wege.
Leben sollte man dort aber schon können.

L3 Erde-Mond liegt auf der Verbindungslinie Erde-Mond, etwa 382,500 Kilometer hinter der Erde vom Mond aus betrachtet.

Trojaner und blinde Passagiere

L4 und L5 solcher Systeme sind für Asteroiden-Forscher interessant.
Sie bilden jeweils ein gleichseitiges Dreieck mit den beiden massereichen Körpern eines derartigen Systems. Beim System Erde-Sonne läge dann die Sonne auf einer, die Erde auf der zweiten und die Sonde auf der dritten Ecke dieses gleichseitigen Dreiecks.
Im Falle Erde-Sonne liegt in Bewegungsrichtung der Erde um die Sonne gedacht, L4 60 Grad vor und L5 60 Grad hinter der Erde.
Wer mag, kann ja mal mit dem Abstand Erde-Sonne von 150 Mio Kilometern das Dreieck aufspannen und berechnen.

Manchmal kommt es vor, dass sich ein kleiner Asteroid als blinder Passagier in L4 oder L5 eines solchen Systems parkt. Unsere Erde führt einen sog. Trojaner in einem dieser Punkte mit. Auch bei Jupitermonden hat man schon Trojaner gefunden.
Selbstverständlich sind auch Trojaner in den anderen Lagrange-Punkten (L1, L2 und L3) denkbar.

Zusammenfassung

Also, nochmal zusammengefasst:

  • Wir haben ein System von zwei massereicheren und einem im verhältnis sehr leichten und kleinen Körper.
  • Insgesamt gibt es in solchen Systemen fünf Lagrange-Punkte.
  • Die ersten drei liegen auf der Verbindungslinie der beiden massereichen Körper, in unserem Beispiel Erde-Sonne.
  • L1 befindet sich dabei zwischen Erde und Sonne an dem Punkt, wo sich deren Schwerkräfte aufheben.
  • L2 befindet sich auf der Verbindungslinie hinter dem masseärmeren Körper (Erde im Beispiel). An ihm addieren sich beide Massen der körper und gleichen sich mit der Masse der Sonde aus.
  • L3 liegt auch auf der Verbindungslinie, doch hinter dem massereicheren Körper (sonne).
    Hier subtrahiert sich die Masse des kleineren Körpers (Erde) von der des größeren (Sonne).
  • Der vierte und fünfte Lagrange-Punkt bilden mit den beiden Körpern jeweils die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks
    (also mit einem Winkel von je 60 Grad).
  • Der Vollständigkeit halber muss hier unbedingt nochmal erwähnt werden, dass die Abstände zwischen den Körpern stets von deren Mittelpunkten aus gemessen werden, da ihre Volumina nichts damit zu tun haben.
  • Also nochmal: Auf einer Linie liegen im Erde-Sonne-System von links nach rechts
    L2, Erde, L1, Sonne, L3.
    L4 und L5 spannen mit Erde und Sonne dann jeweils ein gleichseitiges Dreieck auf.
    L4 läge dann in unserem Beispiel 60 Grad oberhalb vor der Erde in Richtung Sonne und L5 60-Grad unterhalb.
  • Allen fünf Lagrange-Punkten ist gemeinsam, dass man auf ihnen mit dem kleineren Körper, der um den größeren kreist, kostenlos mitreisen kann.

Epilog

So, jetzt hoffe ich, dass ich das einigermaßen anschaulich auch ohne Bild beschreiben konnte.
Mir ist das immer ganz wichtig, dass ich auch von sehenden Menschen Rückmeldungen bekomme, ob meine Erklärungen stimmen.
Es könnte ja sein, dass ich als Blinder zu manchen Dingen eine ganz falsche Vorstellung habe.
Andererseits muss ich mir die Sachen irgendwie auch so klar machen, dass ich sie erklären kann. Ich kann nicht einfach mal etwas einfach so hin zeichnen. Allerdings tue ich das im Kopf trotzdem.
Ich stelle es mir ungefähr so vor:
Wenn ich über Gaia in L2 erzähle, dann ist es in meiner Vorstellung so, dass ich mit der Sonde fliege, fast, dass ich die Sonde bin.
Ich höre dann quasi hinter mir die Erde mit ihrem Schatten und schaue mit meinem Kopf dorthin, wo gaia hin sehen soll.
Sie beschreibt eine Lissajous-Figur um L2, wofür sie Treibstoff benötigt.
Das mit der Lissajous-Figur ist zwar etwas theoretischer, aber ich weiß, dass Gaia immer so fliegen muss, damit ihre Sonnenpaddel aus dem Erdschatten kommen, um Sonnenenergie zu tanken.
Gaja vollführt noch eine Drehung um sich selbst. Die lassen wir hier mal in der Vorstellung besser weg, um jegliche Raumkrankheit zu vermeiden.

So, meine lieben, das war jetzt wieder etwas länger. Ich hoffe, es hat etwas gefallen und war interessant.
Wenn ja, dann lesen, liken, teilen und oder kommentieren. Ach ja, das Gewinnspiel läuft noch. Wer einen Beitrag kommentiert, könnte einen Ende August einen kleinen astronomischen Preis von mir erhalten…

Gehabt euch wohl,
tragt fleißig eure Masken,
passt auf euch und andere auf und bleibt gesund.

Es grüßt euch
Euer Blindnerd.

Sonnengesänge und Gedichte zu Kantate 2020

Liebe Leserinnen und Leser,

Heute 10.05.2020 ist im Kirchenjahr der Sonntag Kantate. Das ist immer der 04. Oder 05. Sonntag nach ostern, je nach dem, auf welches Datum Ostern fällt.
Übrigens ist heute auch Muttertag. Gerade in der Krise sind vor allem Mütter über alle Maßen belastet und werden nun erst sehr zögerlich von der Politik unterstützt. Man muss hier wirklich diskutieren, welches Gesellschaftsbild das dokumentiert.
Die Frauen in unserer Gesellschaft tragen momentan die Hauptlast der Corona-Krise. Seien wir uns dessen bewusst.
Ich möchte diese Problematik nicht unerwähnt lassen, obgleich dieser Artikel nicht Gegenstand dieses Problems sein kann.
Also, kehren wir zurück zu Kantate.

Kantate ohne Kantaten

Ab heute dürfen in Baden-Württemberg wieder Gottesdienste mit Besucherbegrenzung und genügend Abstand stattfinden. Allerdings darf die Gemeinde nicht singen. Das ist insbesondere an Kantate, wo normalerweise viel gesungen wird, eine Situation, mit der man erst mal fertig werden muss. Hier ist nun wirklich viel Phantasie der Pfarrer*innen, Liturg*innen, Chorleiter und allen, die Gottesdienste gestalten, gefragt.
Hautnah erlebe ich es durch meinen Mitbewohner, der Kirchenmusiker und Chorleiter ist, wieviel Arbeit er in den letzten Wochen in die Gestaltung von Online-Gottesdiensten stecken musste. Unglaublich, welche Kreativität hier zutage kam. Zum Glück ist unser Haushalt mit ausreichend hochwertiger Tontechnik ausgestattet, so dass derlei möglich ist.
Gerade in Krisenzeiten ist Gesang und Musik etwas ganz wichtiges. Und gerade dieses darf man jetzt nicht gemeinsam praktizieren. Leider finden in meinem Wohnort bisher noch keine Balkongesänge nach dem Vorbild Italiens statt.
Deshalb habe ich mir, wie soll es anders sein, mal überlegt, welche Gesänge es so mit astronomischem Bezug gibt. Heute wenden wir uns zu Kantate mal Gesängen zu, die das offensichtlichste astronomische Objekt, unsere Sonne, besingen. Manche dieser “Gesänge” sind auch Gedichte, aber oft werden aus Gedichten oder deren Teilen später Lieder komponiert.

Motivation für Sonnengesänge

Gründe, die Sonne zu besingen, gibt es reichlich. Zunächst verdanken wir ihr unser Leben. Sie spendet Wärme und Licht. Durch ihren Auf- und Untergang erlebte die Menschheit Tag und Nacht. Es kann sein, dass die runde Sonnenscheibe die Erfinder des Rades inspirierte. Schon in der Antike fuhr sie als Sonnenwagen über den Himmel. Erst seit 100 Jahren ungefähr wissen wir, was sie für ein Kraftwerk ist und wie sie funktioniert. Dieses tritt aber in den Hintergrund, wenn man die Gesänge betrachtet, in denen Menschen ausdrückten, wie sie den Stern von dem wir leben empfinden.

Die liebe Sonne

Man könnte sagen, dass die Sonne unsere erste Liebe ist.
In meinem vorigen Artikel “Die Strahlkraft der Sonne” wird die Solarkonstante erwähnt, die Auskunft über die Intensität der Sonnenbestrahlung der Erde gibt. Daneben könnte man durchaus auch von einer poetischen Solarkonstanten sprechen, einen Heliozentrismus der Begeisterung, eine Anbetung aus hymnischer Sprache.
Durch alle Zeiten hindurch von der Antike bis heute hat die Menschheit nicht davon abgelassen, die Sonne zu besingen, zu loben, ihr zu danken oder sie gar anzubeten.
Die Liebe zur Sonne, das extatische Bekenntnis zu unserem Zentralgestirn, die hymnische Hinwendung zum wärmenden Kern unserer Welt verbindet Völker und Erdteile.

Sonnengesänge

Die Sonnengesänge aller Zeiten bilden quasi einen großen Choral.
Es ist ganz erstaunlich, dass die Sonnengesänge durch alle Epochen hindurch nahezu dieselben sprachlichen Wendungen benutzen.
Hören wir nun etwas in Sonnengesänge hinein, wie sie einander zurufen:

So dichtete Ingeborg Bachman, Dichterin des 20. Jahrhunderts in ihrem Hymnus an die Sonne:

Nichts schöneres unter der Sonne, als unter der Sonne zu sein.

Hier ein Artikel dazu.

Wie ein Echo von vor 3000 Jahren erklingt die Stimme Echnatons, des ägyptischen Sonnengottes:

Schön erscheinst Du im Lichtland des Himmels, Du lebende Sonne, die das Leben bestimmt.

Zum Echnatons Sonnenhymnus

Der wohl bekannteste Sonnengesang des Mittelalters dürfte derjenige des Heiligen Franz von Assisi für viele sein. Es ist ein Lobpreis auf den “Bruder Sonnenstern, der uns den Tag herauf führt und Licht mit seinen Strahlen, der schöne, spendet”.
Entstanden ist dieser Sonnengesang im 12. Jahrhundert, als Franz von Assisi schon krank dem Ende seines Lebens nahe war. Es wird hier nicht die Sonne angebetet, aber sie wird als Bruder bezeichnet.
Hier gehts zum Sonnengesang.
Bis heute werden Teile dieses Gesangs beispielsweise in Taizé gebetet und gesungen.

Der aufgeklärte Skeptiker des 16. Jahrhunderts Michel de Montaigne, beginnt seinen Sonnengesang so:

Dies große Sonnenlicht, dies Auge aller Welten

der frühchristliche Mystiker Melito von Sar- des, der die Sonne mit großer Andacht untergehen sieht, schreibt:

“Sich badend in geheimnisvolle Tiefe jauchzt sie auf gar sehr. Das Wasser ist ihre Nahrung…

Anderthalb Jahrtausende später beklagt Charles Baudelaire den Sonnenuntergang:

Wie ist die Sonne schön, die in ganz frischem Steigen, wie eine Explusion aus gutem Morgen schickt.
Glückselig der, der noch voll Liebe nach ihr blickt.
Sieht er sie wunderbarer als ein Traum sich neigt

Ungeachtet seiner absolutistischen Herrschaft, darf an dieser Stelle neben Echnaton, der oben erwähnt wurde, der Sonnenkönig Ludwig XIV nicht unerwähnt gelassen werden. Er nimmt sich die Sonne als Vorbild und stimmt ein:

Als Bild wählte ich die Sonne. Sie ist ohne Zweifel das lebendigste und schönste Sinnbild eines großen Fürsten. Sowohl deshalb, weil sie einzig in ihrer Art ist, als auch durch den Glanz, der sie umgibt. Durch das Licht, das sie den anderen Gestirnen spendet, die gleichsam ihren Hofstaat bilden
Durch die gerechte Verteilung des Lichts über die verschiedenen Himmelsgegenden der Welt, durch die Wohltaten, die sie überall spendet, durch das Leben, die Freude und die Tätigkeit, die sie überall weckt, durch ihre unaufhörliche Bewegung, bei der sie trotzdem stets in Ruhe zu schweben scheint, durch ihren ständigen und unveränderlichen Lauf, von dem sie niemals abweicht.

Friedrich Leopold Graph zu Stollberg beginnt seinen Sonnengesang mit Jauchzen und loben aus Sicht des Lebens und der Erde. Dann nimmt dieser Gesang eine interessante Wendung. Er lässt, wie in der Schöpfungsgeschichte Gott dem Menschen seine Aufgaben zu wieß, Gott zur Sonne sprechen. Sie soll Leben spenden und muss menschengleich mit dem jüngsten Gerichte rechnen, mit allen Konsequenzen, die das haben könnte. Die Sonne könnte mit anderen Sternen bei Nichtgefallen mückengleich in einen Teich stürzen. Sie wird hier im Grunde vermenschlicht…

Bei Emanuel Kant ist die Sonne ein glühendes Inferno. Ja, solche Sonnengesänge gibt es auch.

Sonnengesänge in der europäischen Klassik

Der englische Komponist Gustav Holst schuf in den Jahren 1914 – 1916 sein Opus 32 “Die Planeten” suite für Orchester. Hier werden in mehreren Sätzen nahezu alle Körper des Sonnensystems auskomponiert und gehuldigt.
Etwas vergleichbares ist mir von anderen Komponisten so nicht bekannt. Weder Haydns Merkur, noch Mozarts Jupiter hatten etwas vergleichbares versucht.

Unerwähnt darf ich an dieser Stelle unbedingt den gewaltigen C-Dur-Akkord aus Haydns Oratorium Die Schöpfung lassen. Nachdem Gott in der Genesis “Es werde Licht” sprach, heißt es weiter “und es ward Licht”. Bei diesem Wort “Licht” bricht dieser Akkord mit einer Gewalt und Klarheit hervor, dass es mir jetzt, wo ich das niederschreibe kalt den Rücken herunter läuft.

Nicht zuletzt dürften einige von uns noch einige Morgenlieder aus der Schule oder dem Kirchengesangbuch kennen, in welchem die Sonne oft gehuldigt wird.

Für all das gibt es Klangbeispiele auf Youtube. Da ich aber nicht beurteilen kann, welche am besten gespielt sind, lasse ich euch an dieser Stelle selbst forschen.

Die Sonne in moderner Musik

Die Gruppe Schiller brachte vor einigen Jahren ein Album Namens Sonne heraus. Somit wird ihrer sogar in heutiger sehr moderner Musik, in Rock, Pop, Tecno etc. gedacht. Ach ja, den Ohrwurm der Beatles “Here comes the Sun” und das Lied aus dem Film “Hair” “Let the Sunshine in” fallen mir da auch noch spontan ein.

Es gibt noch unzählige Sonnengesänge, Gebete an die Sonne und Gedichte über sie. Damit könnte man Bücher füllen.
Ein Buch, was mich zu diesem Artikel inspirierte, war das Buch “Die Sonne” von Dieter Hildebrandt.
Deshalb schließe ich nun mit einem ganz wunderbaren Sonnengesang von Andreas Gryphius:
Bis zum nächsten Mal grüßt euch
Euer Blindnerd.
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Andreas Gryphius – Morgensonett

Die ewighelle Schar will nun ihr Licht verschließen;
Diana steht erblaßt; die Morgenröte lacht
Den grauen Himmel an, der sanfte Wind erwacht
Und reizt das Federvolk, den neuen Tag zu grüßen.
Das Leben dieser Welt eilt schon die Welt zu küssen
Und steckt sein Haupt empor; man sieht der Strahlen Pracht
Nun blinkern auf der See. O dreimal höchste Macht!
Erleuchte den, der sich jetzt beugt vor deinen Füßen!
Vertreib die dicke Nacht, die meine Seel umgibt,
Die Schmerzensfinsternis, die Herz und Geist betrübt!
Erquicke mein Gemüt und stärke mein Vertrauen!
Gib, daß ich diesen Tag in deinem Dienst allein
Zubring! und wenn mein End und jener Tag bricht ein,
Daß ich dich, meine Sonn! mein Licht! mög ewig schauen!

hier ist noch eine Version in der Orthografie der Barockzeit:

DIe ewig helle schar wil nun jhr licht verschlissen /
Diane steht erblaßt; die Morgenrötte lacht
Den grawen Himmel an / der sanffte Wind erwacht /
Vnd reitzt das Federvolck / den newen Tag zu grüssen.
Das leben dieser welt / eilt schon die welt zu küssen /
Vnd steckt sein Haupt empor / man siht der Stral? pracht
Nun blinckern auf der See: O dreymal höchste Macht
Erleuchte den / der sich jtzt beugt vor deinen Füssen.
Vertreib die dicke Nacht / die meine Seel vmbgibt /
Die Schmertzen Finsternüß die Hertz vnd geist betrübt /
Erquicke mein gemüt / vnd stärcke mein vertrawen.
Gib / daß ich diesen Tag / in deinem dinst allein
Zubring; vnd wenn mein End’ vnd jener Tag bricht ein
Daß ich dich meine Sonn / mein Licht mög ewig schawen.

Die Strahlkraft der Sonne


Liebe Leserinnen und Leser,

Bis vor wenigen Jahrzehnten war nicht klar, wo die Sonne ihre Energie für so lange Zeit unerschöpflich her nimmt und uns damit wärmt und Leben spendet. In den nächsten Artikeln wird es genau um diese Geschichte gehen, wie man sich langsam der Wahrheit näherte.
Eigentlich dachte ich, ich könnte dieses Thema in einem Artikel abfrühstücken. Das erwies sich aber schon bei der Stoffsammlung als Ding der Unmöglichkeit.
Deshalb geht es heute erst mal um grundsätzliche Fragen, z. B. wieviel Strahlung und Energie wir überhaupt von unserem Heimatstern erhalten. In weiteren Artikeln werden wir dann alle weiteren Aspekte des Kraftwerks Sonne untersuchen.

Die Strahlkraft der Sonne

Auf jeden Quadratmeter einer im Erdabstand von der Sonne außerhalb der Erdatmosphäre aufgestellten und auf sie ausgerichteten Fläche fällt in jeder Sekunde die Energie von 1360 Joule pro Quadratmeter.
Unser Quadratmeter empfängt somit eine Strahlungsleistung von 1,4 Kilowatt. Auf einen Quadratmeter der Erdoberfläche trifft aber wesentlich weniger. Zum einen bleibt ein Teil der Energie in der Erdatmosphäre stecken, zum anderen kommen die Strahlen nicht immer und überall senkrecht von oben. Die Hälfte der Zeit liegt unser Quadratmeter im Dunkel der Nacht, und bei schlechtem Wetter erreichen ihn die Sonnenstrahlen nur stark geschwächt. Die Wolken reflektieren dann die Sonnenenergie wieder in den Raum zurück. So erhält in Mitteleuropa der Quadratmeter durchschnittlich nur etwa 100 Watt. Immerhin, wollte man die Sonnenenergie, die dieser Quadratmeter im Jahr erhält, mit Heizöl decken, müsste man etwa 100 Liter verbrennen.
Das alles weiß man aber erst, seit bekannt ist, wie weit die Erde von der Sonne entfernt ist, und wie die Größenverhältnisse dieser Körper ist.

Die Vermessung des Sonnensystems

Wir wissen, wieviel die Strahlung der Sonne für uns Menschen bedeutet, was bedeutet sie für die Sonne?
Dazu müssen wir zuerst wissen, wie weit wir von ihr entfernt stehen.
Eine nahe Sonne könnte die Energie von 100 Litern Heizöl pro Jahr und Quadratmeter leichter liefern als eine entferntere. Denn von der nach allen Richtungen gleichmäßig in den Raum gehenden Energie, fängt eine Fläche mehr auf, wenn sie nahe bei der Sonne steht, als wenn sie in großem Abstand von ihr beleuchtet wird. Nahe am Feuer ist es immer wärmer, als davon entfernt zu stehen.
Es gilt das einfache Abstands-Quadrat-Gesetz:
Verdoppelt man den Abstand zwischen strahlendem Körper und empfangender Fläche, dann fängt sie nur ein Viertel auf, bei dreifachem Abstand nur ein Neuntel.

Zu diesem Gesetz muss ich euch unbedingt eine kleine Geschichte erzählen, wie unser Mathematiklehrer uns blinden Schüler*innen die Wirkung beschrieb:

Wie uns Blinden das Abstands-Quadrat-Gesetz und die Strahlensätze veranschaulicht wurden

Unser Mathematiklehrer brachte mal einen Dia-Projektor in den Unterricht mit. Er hatte ein Dia mit einem aufgeklebten Dreieck, kleiner als ein Fingernagel in den Projektor gesteckt. Das Bild ließ er nun auf eine weiße Fläche projizieren. Diese weiße Holzwand war mit kleinen Löchern bedeckt. Mit drei Stiften durfte jetzt jemand, aus der Klasse, der noch einen kleinen Sehrest hatte, die Ecken des dargestellten Dreiecks fixieren. Diese Eckpunkte wurden dann mit einem Hosengummi verbunden. Ich war verblüfft, wie riesig das projizierte Dreieck im Gegensatz zum winzigen Original war.
Das Original hatte, wie gesagt, eine Kantenlänge von wenigen Millimetern. Die Projektion war mindestens 30 cm lang.
Nun aber zurück zu unserem Thema.

Bestimmung der Entfernung Erde-Sonne

Wie weit entfernt zieht nun die Erde ihre Bahn um die Sonne? Wir
haben es erst verhältnismäßig spät erfahren. Obwohl die Griechen die Entfernung des Mondes recht gut kannten, lagen ihre mit raffinierten und im Prinzip korrekten Methoden gewonnenen Sonnenentfernungen nur etwa bei einem Zehntel des richtigen Wertes. Die Wahrheit erfuhren die Menschen erst im Jahre 1672.

Damals kam der Planet Mars der Erde besonders nahe. Diese Gelegenheit wurde in Paris und bei einer Expedition nach Cayenne benutzt, die unter der Leitung des französischen Astronomen jean Richer (1630-1696) stand. Beobachtet man den Mars von zwei Orten auf der Erde gleichzeitig, so steht er für jeden Beobachter vor etwas verschiedenen Stellen des Fixstern-Himmel-Hintergrundes. je kleiner der Abstand Erde-Mars, desto größer der Unterschied.
Allerdings muss man zur Bestimmung des Marsabstandes genau wissen, welche Entfernung zwischen den beiden Mess-Orten liegt.
Kurz zuvor hatte der französische Astronom jean Picard (1620-1682) den Radius der Erdkugel
gemessen. Mit der Größe der Erde war nun auch der Abstand Paris-
Cayenne recht genau bekannt. So konnte man den Abstand Erde-Mars
ermitteln. Das war der Anfang der Vermessung des Planetensystems.
Kennt man den Abstand zweier Planetenbahnen und die Zeiten, in
denen sie von ihren Planeten einmal durchlaufen werden, so kann man die Abstände der Bahnen zur Sonne errechnen. Man benötigt dazu das Dritte Keplersche Gesetz, das aus den beobachtbaren Umlaufzeiten zweier Planeten das Verhältnis ihrer Bahndurchmesser liefert. Da die Umlaufzeiten der Planeten leicht zu bestimmen sind, erfuhr man 1672, dass die Sonne etwa 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist.
“Etwa” deshalb, weil die Erde eine elliptische Bahn um die Sonne beschreibt.
Inzwischen gibt es bessere Methoden, das System von Sonne und
Planeten auszulosen, und wissen es genau: Im Mittel sind Sonne und Erde 149598000 Kilometer voneinander entfernt. Das Sonnenlicht benötigt etwa acht Minuten, um diese Strecke zurückzulegen. Würde an einem Tag mittags um 12.00 Uhr die Sonne schlagartig verlöschen, wir würden es erst um 12.08 Uhr gewahr.

Nachdem man die Entfernung der Sonne ermittelt hatte, wusste man auch, wie groß sie ist. Am Himmel erscheint sie als eine Scheibe, deren Durchmesser einem Winkel von einem halben Grad entspricht. Mit einer einfachen Dreiecksberechnung erhielt man dann einen Sonnendurchmesser von 1,4 Millionen Kilometern. Das ist etwa das 110fache des Durchmessers der Erde. Setzten wir unseren Planeten in die Mitte der Sonne, so würde der Mond immer noch im Sonneninneren um uns kreisen. Man könnte die Sonnenkugel mit mehr als einer Million Erdkugeln auffüllen.

Aus der hier bei uns auf den Quadratmeter treffenden Strahlungsleistung der Sonne und aus der nunmehr bekannten Entfernung kann man die Strahlkraft der gesamten Sonne bestimmen. In Millionen Watt (Megawatt) ausgedrückt ist es eine 21stellige Zahl!

Was die Sonne in jeder Sekunde an Strahlung in den leeren Raum hinaus verschwendet, könnte eine Million Jahre lang den gesamten Energiebedarf der Menschheit decken.

So, meine lieben, das waren jetzt mal einige Grundlagen zur Strahlkraft der Sonne. Im nächsten Schritt können wir uns dann langsam an das Kraftwerk der Sonne und der Diskussion darüber nähern, wie es funktioniert.
Bis da hin grüßt euch herzlich
Euer Blindnerd.

Die Radiosonne


Liebe Leserinnen und Leser,

heute stelle ich euch mal ein weiteres Gesicht unseres Muttersterns vor.
Schon in vorigen Beiträgen fiel immer mal wieder das Wort “Radiosonne”, bzw. dass bei Missionen auch Instrumente zur Messung von Radiostrahlung der Sonne mit an Bord waren. Die Entdeckung, dass die Sonne Radioprogramm sendet, wurde aber bereits hier auf Erden gemacht.
Die Radiostrahlung der Sonne gehört zum sog. Weltraumwetter.
In Droht Gefahr durch unsere Sonne beschrieb ich, dass es durchaus für uns aus verschiedensten Gründen gefährlich sein kann, wenn uns ein von einem Radiosturm begleiteter Ausbruch der Sonne erreicht.

Folgende Geschichte, die sich 1942 im zweiten Weltkrieg zugetragen hatte, markiert eindeutig den Beginn der Erforschung der Radiosonne. Was war geschehen:

Die Geburt der Radio-Astronomie

Der große Radiosturm von der Sonne im Februar 1942 markiert den
Anfang der modernen Entwicklung der Radioastronomie.
Gegen 7 Uhr mitteleuropäischer Zeit bewegt sich der Verband auf der Höhe von Cherbourg. Vizeadmiral Otto Ciliax ist zufrieden. Bald werden sie die zwei Stunden Verspätung aufgeholt haben. Aber der schwerste Teil der Wegstrecke steht den drei Schlachtschiffen noch bevor. Erst vier Stunden nach dem Auslaufen in Brest war den Besatzungen der Scharnhorst, der Gneisenau und der Prinz Eugen das Ziel der von
Hitler angeordneten Operation bekanntgegeben worden. Das war vor
fünf Stunden. Die drei Schlachtschiffe sind auf ihrem Weg durch den
englischen Kanal nach Wilhelmshaven, um in der Nordsee zum Schutz der Erztransporte von Norwegen nach Deutschland eingesetzt zu werden. Noch hat sie das englische Radarsystem nicht bemerkt. Tatsächlich
wird der Verband erst um 13.18 Uhr ausgemacht. Da hat er bereits die
engste Stelle des Kanals passiert. Die dann folgenden Angriffe können
nicht mehr verhindern, dass die Operation, die unter dem Decknamen
“Cerberus” läuft, erfolgreich beendet werden kann. Die Schiffe erreichen planmäßig ihre deutschen Bestimmungshäfen. Das englische Radar hatte am 12. Februar 1942 versagt.

Die Deutschen rühmten danach die sorgfältige Vorbereitung, bei der man schon vorher regelmäßig Störsendungen ausgestrahlt hatte, damit die Engländer bei einer starken RadarstÖrung während der Stunden, auf
die es am 12. Februar ankam, keinen Verdacht schöpften. War das Unternehmen gelungen, weil die Deutschen das englische Radar gestört hatten? Winston Churchill hatte schon kurze Zeit nach dem Durchbruch der Schiffe durch den Kanal »atmosphärische Störungen« für das
Versagen verantwortlich gemacht. Einige Wochen danach wurde das
englische Radarsystem wieder gestört. Wollten die Deutschen angreifen? Alles war in Alarmbereitschaft, doch kein Angriff erfolgte. Inzwischen hatte sich ein junger Physiker, j. Stanley Hey, der Sache angenommen. Bald hatte er herausgefunden, dass die Störungen nicht deutschen Ursprungs waren, sondern von der Sonne kamen.

Inzwischen weiß man, dass die Sonne nicht nur Licht und Wärme aussendet, dass von ihr nicht nur die den koronalen Löchern entweichenden Gasmassen an der Erde vorbei strömen. Die Sonne beliefert
uns auch mit einem reichhaltigen Radioprogramm. Den Entdecker der
Radiostrahlung der Sonne aber, der sich vorher mit der Physik von
Kristallen befaßt hatte, ließ das neue Thema nicht mehr los. Stanley Hey
wurde ein angesehener Radioastronom.

Wie wird die Sonne zum Radiosender?

Woher kommen die Radiowellen der Sonne? Sie entstehen nicht anders als in einer Rundfunkstation. Die Antenne eines Rundfunksenders ist ein elektrischer Leiter. In ihrem Metall sind die den Raum zwischen den Ionen des Metalls ausfallenden Elektronen frei beweglich. Der Sender zwingt sie, längs des Antennendrahtes rhythmisch vor und zurückzuschwingen. Die bewegten Elektronen erzeugen einen
elektrischen Strom, der mit ihrer wechselnden Bewegung ständig seine Richtung ändert. Wie jeder Strom ist auch der Wechselstrom in der Antenne von einem Magnetfeld begleitet. Mit der wechselnden Stromrichtung polt sich das Feld ständig um. Radiowellen sind nichts anderes als Lichtwellen, nur sind ihre Wellenlängen größer. Statt bei zehntausendstel Millimetern liegen sie bei Millimetern bis zu Hunderten von Metern. Die in der Antenne entstehenden Radiowellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit in den Raum.
Normalerweise sorgen die starken anziehenden Kräfte zwischen den negativen Elektronen und den positiven Ionen des Sonnenplasmas dafür, dass das Plasma stets neutral ist. Sind irgendwo die positiven Ladungen im Überschuß,
dann ziehen sie aus der Nachbarschaft Elektronen herbei, die mit ihren negativen Ladungen den positiven Überschuss neutralisieren. Wenn ein Plasma sich selbst überlassen bleibt, dann wird es elektrisch neutral.
Zu derartigen Ladungsverschiebungen kommt es schon alleine dadurch, dass die Sonne brodelt, wie ein Kessel mit kochendem Wasser und dass sie in verschiedenen Schichten sogar unterschiedlich rasch rotiert.

Werden aber die Elektronen und Ionen gegeneinander bewegt, etwa durch äußere Einflüsse, dann kann dieses Ladungsgleichgewicht gestört werden. Versuchen die starken elektrischen Kräfte die Neutralität wiederherzustellen, so beginnen die Elektronen gegen die Ionen zu schwingen. Da sie mit Bewegungen von Ladungen verknüpft sind, rufen sie Ströme und Magnetfelder hervor. Die Frequenz des Hin- und Her schwingens der Elektronen nennt man die Plasmafrequenz. Sie liegt
um so höher, je dichter die Elektronen stehen. In der Sonnenkorona liegt
die Plasmafrequenz bei zehn Millionen Schwingungen in der Sekunde.
Dabei entstehen Radiowellen mit Wellenlängen von 30 Metern. In der
Nähe der Sonnenoberfläche liegt die Plasmafrequenz wegen der höheren Elektronendichte bei hundert Milliarden Schwingungen in der Sekunde. Die dazugehörenden Radiowellen liegen bei Wellenlängen von MilliMetern und weniger.
Wenn in unterschiedlichen Schichten der Sonne, bzw. Tiefen Wellenlängen unterschiedlicher Länge entstehen, bedeutet das, dass man je nach dem, in welcher Welle man die Sonne betrachtet, unterschiedlich tief in sie hinein schauen, bzw. hinein hören kann.

Aber nicht nur bei regelmäßigen Schwingungen strahlen Elektronen Radiowellen aus, sondern auch wenn sie unregelmäßig bewegt, etwa an einem Hindernis in ihrem Flug gebremst werden. Das kann zum Beispiel geschehen, wenn ein Elektron in die Nähe eines Ions, also eines Atoms, kommt, dem ein oder mehrere Elektronen fehlen. Die Anziehung, die das positive Ion auf das negative Elektron ausübt, lenkt es von seiner geraden Bahn ab. je nachdem, wie nahe die beiden Teilchen aneinander vorübergehen und wie rasch sie sich aneinander vorbeibewegen, wird das Elektron mehr oder weniger gebremst. Bei jeder Änderung seines Fluges sendet es einen kleinen Strahlungsblitz aus. Bald begegnet es dem nächsten Ion oder einem anderen Elektron. Wieder
wird es abgelenkt. Ständig sendet es daher Radiowellen aus. In jedem
Gramm des heißen Sonnengases gehen in jeder Sekunde von Milliarden und Abermilliarden Elektronen Strahlungsblitze aus. Doch wegen der schlechten Durchlässigkeit des Gases der Sonnenatmosphäre erreicht uns nicht alle Strahlung, die dort erzeugt wird.

Die Sonne als Radiospiegel

Eine wichtige Eigenschaft des Plasma-Zustandes, in welchem sich die Sonnenmaterie befindet ist, dass man nicht so einfach von außen magnetische Felder in ein Plasma einbringen kann. Das bedeutet, dass von außen kommende Radiowellen von der Sonne reflektiert werden, wie von einem Spiegel. Somit sollte sich das Weltall in ihr spiegeln, wie das Wohnzimmer in einer Christbaumkugel.
Ob dem so sei, wurde im September 1958 in folgendem Versuch ausprobiert.
Es ging darum, Radioechos von der Sonne zu empfangen.
Das Areal der Radaranlage der Universität in Stanford in Kalifornien bestand damals aus vier Einzelantennen, die über eine rechteckige Fläche von etwa fünf Hektar verteilt waren. Da die Anlage nicht bewegt werden kann, stand die Sonne fast nie in ihrer Blickrichtung. Nur für wenige Tage im Jahr, jeweils im April und im September wies der nach Osten gerichtete Radarstrahl fÜr etwa 30 Minuten auf die Sonne. Diese Gelegenheit wurde im September 1958 zum ersten Mal genutzt. Bei
einer Wellenlänge von 11.7 m wurden Radarsignale zur aufgehenden Sonne geschickt. Die Botschaft war denkbar einfach. Für 30 Sekunden wurde ein gleichförmiges Signal gesendet. Danach folgten 30 Sekunden Funkstille, wieder 30 Sekunden Signal und wieder 30 Sekunden Schweigen. Das wurde 15 Minuten lang fortgesetzt. Dann wurde die
Antenne vom Sender abgekoppelt und mit dem Empfänger der Anlage verbunden.
Die Zeitdauer von 15 Minuten war nicht zufällig gewählt. Ein Signal, das sich wie eine Radarwelle mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, benötigt etwa acht Minuten, um von der Erde zur Sonne zu gelangen. Die gleiche Zeit braucht es für den Rückweg. Etwa eine Minute nach dem Umschalten war also – wenn alles gutging – das erste Radarecho von der Sonne zu erwarten. Im Prinzip hätte man die gesamte Sendung der letzten Viertelstunde im Echo wieder hören müssen: 30 Sekunden Signal, dann Stille, Signal, Stille usw.
So einfach ging es nicht. Die Sonne sendet ja selbst Radiowellen aus,
auch solche im Bereich der Betriebsfrequenz der Anlage. Diese Störstrahlung lässt die Echos nur schwer erkennen. Man erhielt in erster Linie die Radiowellen der äußersten Koronaschichten. Das schwache Echo der von Menschen erzeugten Signale war darin nur schwer auszumachen. Die Schwierigkeit gleicht der eines Mannes, der aus dem Lärm eines Münchner Oktoberfestzeltes den Zuruf eines mehrere Tische entfernt sitzenden Bekannten herauszufiltern versucht.
Mit Hilfe von modernen statistischen Methoden gelang es aber nicht nur, das Echo wirklich zu erkennen, sondern auch herauszufinden, wie die Sonne die Signale bei der Reflexion verändert hat. Wenn sich die
reflektierende Materie bewegt, dann ändert der Doppler-Effekt die
ursprüngliche Frequenz. Kommt der das Signal zurückwerfende Stoff auf die Radaranlage zu, so ist das Echo kurzwelliger als die ursprünglich ausgesandte Welle. Bewegt er sich weg, ist das Echo langwelliger. Die
Echos von der Sonne kommen aber von der mit der Sonne rotierenden Korona. Die Drehung bewirkt, dass das Radarsignal sowohl auf die Stellen der Korona trifft, die sich infolge der Rotation von uns wegbewegen,
wie auch auf den Teil, der sich gerade auf uns zu dreht. Ein Teil des
Echos zeigt also eine größere Wellenlänge, der andere Teil eine kleinere als das Ausgangssignal. Das Echo enthielt also auch Information über die Rotation der Sonnenkorona.
Zum anderen gelang es, aus dem Echo etwas über die Bewegungen in der Korona selbst zu erfahren. Wir wissen bereits, dass Materie in der Korona längs der magnetischen Feldlinien von der Sonne nach außen
fliegt und zum Sonnenwind wird. Deshalb herrscht in der Korona eine einheitliche Windrichtung, von innen nach außen. Die Radarechos wurden auch durch diese Bewegung beeinflußt.
Sie waren im Mittel kurzwelliger, ein Zeichen, dass Materie, die sich auf
uns zu bewegt, die irdischen Signale zurückgeworfen hat. So gelang es, die Geschwindigkeit des Sonnenwindes in der Korona zu messen. Man fand, dass er mit mindestens 20 km/s nach oben bläst.

Misst man die Radiostrahlung bei Sonnenausbrüchen, geben sie viel Information über den Ausbruch selbst. Man hat hier beispielsweise zur Kathegorisierung der Flares die Radioausbrüche in verschiedene Typen eingeteilt, aber das ist richtig komplizierte Sonnenphysik und Radioastronomie.

Heute hat sich die Radioforschung an der Sonne längst zur Radioastronomie entwickelt, da es noch deutlich mehr Radioquellen als nur die Sonne oder andere Sterne in unserem Universum gibt. Über diese werden wir uns sicher noch in anderen Artikeln unterhalten.

Nun zum Schluss noch eine Ankündigung einer kleinen Feier auf Blindnerd. Der nächste Beitrag wird der hundertste Artikel sein. Dafür überlege ich mir, wie ich das mit euch zelebrieren kann.

Bis dahin
Alles gute

Euer Blindnerd.

Der Sonne entgegen – Das ungebrochene Interesse


Liebe Leserinnen und Leser,

auch heute geht es nochmal um Raumsonden, welche die Sonne erforschten. Bis heute ist das Interesse der Menscheit an unserem Stern ungebrochen.

Die beiden Deutsch-Amerikanischen Planeten

Die Instrumente von SKYLAB und des späteren SPACELAB haben die
Sonne von einer Umlaufbahn um die Erde aus untersucht. Die beiden
HELIOS-Sonden dagegen sind direkt auf die Sonne zugeflogen. Sie
waren keine künstlichen Erdmonde, sondern künstliche Planeten.
HELIOS war ein amerikanisch-deutsches Gemeinschaftsunternehmen. Im Dezember 1974 hob von Cape Canaveral eine fünfstufige Titan-Centaur-Rakete ab. Sie trug an ihrer Spitze die 371 Kilogramm schwere Sonde HELIOS 1. Außerhalb der Erdbahn angelangt, wurde das Gerät in eine Umlaufbahn in Richtung Sonne geschossen. War die Sonde im Augenblick des Abschusses ebenso weit von der Sonne entfernt wie die Erde, also 150 Millionen Kilometer, so sollte sie sich dem
Stern bis auf 46 Millionen Kilometer nähern. Das ist näher als der Planet Merkur, der die Sonne in einem mittleren Abstand von 58 Millionen Kilometern umkreist.
Am 15. März 1975 erreichte HELIOS 1 zum ersten Mal den sonnennächsten Punkt ihrer Umlaufbahn. Die Strahlung war zehnmal so stark wie in Erdnähe. An Bord herrschten Temperaturen um 150 Grad. Trotzdem
arbeitete nahezu alles einwandfrei. Nur eine Antenne, die niedrigfrequente Wellen in dem von der Sonne ausströmenden Plasma messen sollte, war durch einen Fehler unempfindlicher geworden als man erwartet hatte. An Bord waren insgesamt zwölf Messeinrichtungen. Sieben stammten von Arbeitsgruppen aus der Bundesrepublik, drei von Teams aus den USA und zwei weitere betrieb man gemeinsam. Die Messdaten wurden per Funk zur Erde übertragen, wo Radioantennen der NASA mit Durchmessern von 64 Metern und das Radioteleskop des Max-Planck-Instituts für Radio-astronomie in Effelsberg in der Eifel mit seinem Antennenspiegel von 100 Metern Durchmesser die Signale des amerikanisch-deutschen Planeten empfingen. Während seines 190tägigen Umlaufes gab es zwei Phasen, in denen die Verbindung zusammenbrach: Wenn die Sonde von der Erde aus gesehen vor oder hinter der Sonne stand, störte deren
Radiostrahlung den Empfang für Tage oder Wochen. Im Januar 1976 wurde die Schwestersonde HELIOS 11 gestartet und auf eine ähnliche Bahn gebracht. Sie kam bei jedem ihrer Umläufe der Sonne sogar bis auf 43,4 Millionen Kilometer nahe. Eigentlich sollten die HELIOS-Sonden ihre Aufgaben nach etwa drei Monaten Flug erfüllt haben. Für einen längeren Zeitraum waren sie nicht ausgelegt. Doch sie arbeiteten weiter und wurden noch lange genutzt. Nach drei Jahren traten bei HELIOS II Temperaturprobleme auf; am 3. März 1980
wurde die Sonde aufgegeben. Zu Beginn des Jahres 1986, also zwölf Jahre nach ihrem Start, wurde die Verbindung mit HELIOS 1 schwierig. Die Sonde reagierte nicht mehr auf Kommandos von der Erde. War es bisher gelungen, die Orientierung von HELIOS 1 mittels Düsen aufrechtzuerhalten, dass die Bordantenne immer auf die Erde wies, so gelang das nun nicht mehr. Obwohl die meisten Experimente noch liefen, driftete die Antenne langsam von der Erde weg. Von HELIOS 1 kam keine Nachricht mehr.

ULYSSES und SOHO

Die HELIOS-Sonden haben uns Daten über die Gasmassen geliefert, die von der Sonne in den Raum geblasen werden und die auch die Erde erreichen. Doch die Erdbahn und die Bahnen der von ihr gestarteten Satelliten, wie auch die Bahnen der HELIOS-Sonden lagen nicht allzu weit von der Äquatorebene der Sonne entfernt. Deshalb wussten wir bis dato nichts von den Gasmassen, die von der Sonne in Richtung ihrer Pole abgestoßen werden. Dem sollte ULYSSES abhelfen, ein Gemeinschaftsunternehmen der NASA und der europäischen Weltraumorganisation ESA.

Der Start war für Mai 1986 mit der Mission STS-61-F auf einer Centaur-Oberstufe vorgesehen, doch aufgrund des Absturzes der Raumfähre Challenger am 28. Januar 1986 rutschte der Start schließlich auf den 6. Oktober 1990 und wurde dann mit der Mission STS-41 auf einer IUS/PAM-S-Oberstufenkombination durchgeführt.

Ihre Bahn war so ausgerichtet, dass sie in weitem Bogen über die
Pole der Sonne flog. Wissenschaftler aus 44 Instituten waren mit Messgeräten an ULYSSES beteiligt.

Radioantennen maßen Plasmawellen,
von der Sonne kommende Teilchen wurden nach Anzahl und Geschwindigkeit registriert,
Magnetometer untersuchten die im Plasma enthaltenen Magnetfelder,
Detektoren hielten nach den von Flares kommenden Röntgenstrahlen Ausschau.
Beinahe wäre schon vor dem Start ein Fehlschlag vorprogrammiert gewesen. Erst kurz vor dem Start wurde bemerkt, dass eine Anzahl von Chips, die man eingebaut hatte, fehlerhaft waren und ersetzt werden mussten.

Der Start war so geplant, dass die Sonde genau zum Zeitpunkt des Sonnenflecken-Maximums 1990/91 über den Südpol der Sonne flog.
Und damit noch nicht genug der Sonnenforschung.

Das Sonnenobservatorium SOHO

1995 wurde das Sonnenobservatorium SOHO gestartet.
Der Name ist aus Teilen von Solar und Helio-spheric Observatory zusammengebastelt. Vorschergruppen aus Finnland, Frankreich, Großbritannien, Deutschlands, aus der Schweiz und den USA waren mit Instrumenten an dieser Mission beteiligt.

Die Sonde überwachte in einer Entfernung von 1,5 Millionen Kilometern von der
Erde, dort, wo sich die Schwerkraft von Sonne und Erde die Waage halten, dem Sog. Lagrange-Punkt 1, die Sonne.
Neben zahlreichen Messgeräten, die nicht nur die von der Sonne ausströmenden Gase untersuchten, sondern auch die von ihnen mitgebrachten magnetischen und elektrischen Felder, wurde von den Bordinstrumenten die Oszillation der Sonnenoberfläche registriert.

Gelingt es zwar vom Südpol der Erde aus, die Sonne tagelang lückenlos zu überwachen, so begrenzt dort das Wetter die Zeitdauer langer Beobachtungsreihen.
Weit innerhalb der Bahn der Erde um die Sonne, wurde SOHO von keiner Sonnenfinsternis, sei sie nun durch die vor die Sonne tretende MondScheibe, sei sie durch den Erdball hervorgerufen, gestört.

Das ist nun für den Moment der letzte Artikel zu sonnenforschenden Raumsonden.
Aktuell erforscht die Sonde Parker die Sonne und der Solar-Orbiter ist unterwegs.
Somit ist das Interesse an ihr bis heute ungebrochen.

Wir werden dann in den nächsten Artikeln einen zeitlichen Sprung in die Vergangenheit machen und werden gewisse Aspekte der Sonnenforschung einzeln herausgreifen, die dann letztlich als Konsequenz diese vielen Raumsonden zur Erforschung des Sternes von dem wir leben, zur Folge hatten.

Bis da hin

Gehabt euch wohl,

passt auf euch und andere auf und bleibt gesund.

euer Blindnerd.

Der Sonne entgegen – Das Abenteuer der Reparatur des Sonnenobservatoriums SMM im All


Liebe Leserinnen und Leser,

auch heute befassen wir uns nochmal mit der Historie der Sonnenforschung. Diesmal geht es um ein großes Abenteuer; genauer um die Reparatur der Raumsonde SMM (Solar Maximum Mission). Ich finde diese Geschichte so aufregend, dass ich hoffe, dass auch ihr sie spannend findet.

Also los:
Was Skylab während der neun Monate 1973 – 1974 im All auf der Sonne sah, beschrieb ich im letzten Artikel. Zu dieser Zeit befand sich die Sonne gerade in einem Flecken-Minimum. Es liegt nun nahe, dass man sich mittels einer Raumsonde, SMM, auch mal betrachten wollte, was sich so auf der Sonne während eines Flecken-Maximums tut.

Das nächste Maximum erwartete man in den Jahren 1979 – 1980.
Am 14. Februar 1980 wurde SMM gestartet, welche die Sonne während der Zeit ihrer größten Aktivität überwachen sollte. Die unbemannte Sonde hatte sieben Instrumente an Bord, die vor allem Flares auf der Sonne untersuchen sollten. Auch die Stärke der Sonnenstrahlung wurde von Smm überwacht.
Flares sind Strahlenausbrüche auf der Sonne, die dadurch hervorgerufen werden, dass sich entgegengesetzte Magnetfelder gegenseitig auslöschen, und deren Stärke dann in Energie umgewandelt wird.
Die Sonde arbeitete nach ihrem Start zwei Monate einwandfrei. Dann
versagte ihr Orientierungssystem, das die Instrumente genau auf die
gewünschte Stelle der Sonne richten sollte, die man gerade untersuchen wollte. Viele unbemannte Sonden
sind seither in den Raum geschossen worden, die nach einiger Zeit
fehlerhaft arbeiteten und aufgegeben werden mussten. Das war bei
SMM anders. Mit ihrer Flughöhe von 600 Kilometern lag die Station in
der Reichweite des SPACE-SHUTTLES. Deswegen war das Gerät
bereits so gebaut worden, dass Einzelteile leicht ausgewechselt werden konnten. Für die Vorbereitungen zur Reparatur benötigte man nahezu drei Jahre. Werkzeuge wurden neu entwickelt und jeder Handgriff im Wassertank unter weltraumähnlichen Bedingungen geübt. Schließlich war es soweit.

Die Space Shuttle trug im April 1984 fünf Astronauten nach oben.
Nachdem sie einen anderen Satelliten in eine Umlaufbahn gebracht hatten, steuerte Kapitän Crippen mit der Raumfähre CHALLENGER, unterstützt von Astronaut Scobie, der 21 Monate später im gleichen
Raumschiff den Tod finden sollte, das Sonnenobservatorium SMM an.
Die NASA hat Einzelheiten des Manövers mit Kameras an Bord per Video festgehalten. Das sollte sich im Internet leicht finden lassen. Mir wurde es vor langer Zeit folgendermaßen beschrieben:

Wie ein riesiges, von der Sonne beleuchtetes Fass hebt sich die schadhafte Sonde hell vor dem schwarzen Himmelshintergrund ab. Die beiden Sonnenpaddel, welche die Station mit Energie versorgen, hängen wie zwei große Flügel an beiden Seiten. Der Astronaut Crippen bringt die Fähre bis auf 90 Meter an die Station heran. Die beiden Körper fliegen nun parallel nebeneinander um die Erde. Aber noch dreht sich die Station um ihre eigene Achse. Am nächsten Tag verlassen zwei Astronauten in Raumanzügen die Fähre. Sie haben sich auf das Arbeiten außerhalb des sie schützenden Raumschiffs vorbereitet. Seit vier Stunden atmen sie eine reine Sauerstoffatmosphäre. Auch während ihrer Arbeiten draußen werden sie in ihren Raumanzügen reinen Sauerstoff atmen.

Reinen Sauerstoff atmen die Astronauten deshalb, weil man dadurch Gasvolumen sparen kann. Wenn man bedenkt, dass 78 % der Luft hier auf der Erde aus Stickstoff besteht, mit welchem unser Körper nichts anfängt, dann ist das absolut nachvollziehbar, wenn man die Atemluft auf das Gas beschränkt, das man wirklich zum überleben benötigt, den Sauerstoff. Aus diesem Grunde haben beispielsweise auch die Apollo-Astronauten während ihrer ganzen Mission reinen Sauerstoff geatmet.

Zurück zur Geschichte.
Dann legt sich einer von ihnen die Antriebseinheit an, mit der er sich im Raum frei bewegen wird. Wie ein riesiger Tornister, fast wie ein umgeschnallter Großvaterstuhl sieht das Gerät aus, mit Armstützen, welche die Schalthebel für die zwölf Antriebsdüsen tragen, mit denen der Astronaut Stickstoff in den Raum blasen kann, der ihn mit seinem Rückstoß in jede beliebige Richtung bewegt und dreht. Das Gerät, das auf der
Erde nahezu 150 Kilogramm wiegt, bereitet den Astronauten in der Schwerelosigkeit keine Probleme. es geht nur alles entsprechend langsamer.

Langsam ist hier ganz wichtig, denn, wenn z. B. dieser Düsenantrieb im All auch nichts wiegt, so besitzt er ob seiner Masse Trägheit. Einmal beschleunigt und verloren, könnte kein Astronaut ihn wieder aufhalten, bzw. ihm im All “hinter her schwimmen”, um den Stuhl wieder einzufangen. Selbiges gilt auch für Werkzeuge und Ersatzteile. Irgendwo fliegt beispielsweise noch eine Werkzeugtasche herum, die bei einem Außeneinsatz einem Astronauten entglitten war.

Nun beginnt die Reise im stickstoffgetriebenen Lehnstuhl.
In Zeitlupen-Tempo verlässt der Astronaut den offenen Laderaum des Shuttles in Richtung SMM.
Nach zehn Minuten hat er die Station erreicht. Er soll die Drehbewegung der Sonde mit Hilfe seines Düsenantriebes abstoppen. Dazu befestigt er sich an einer Seite der Station und erzeugt mit seinem Stickstoffgebläse die nötige Gegenbewegung. Schwindelig dürfte ihm dabei wahrscheinlich nicht geworden sein, denn ohne Schwerkraft gibt es im All kein oben und unten, und wenn er unbeirrt auf die Sonde blickt, so steht sie nahezu ruhig zu ihm, weil er mit ihr ja fest verbunden ist. Mit Blick auf die wartende Raumfähre dürfte er festgestellt haben, dass die Sonde und auch er nun die Drehung gestoppt haben. Ich weiß nicht, ob der Astronaut während dieser Aktion über eine Leine mit dem Shuttle verbunden war. Kann ich mir eigentlich nicht vorstellen. Er könnte sich durch die Drehung von SMM doch darin verfangen… Sicher stand in der Fähre ein weiterer Astronaut mit Düsenantrieb bereit, um ihm zur Seite zu schweben, sollte es Probleme geben. Verraten sei an dieser Stelle, dass es keine gab.

Als die Sonde sich nicht mehr drehte, konnte man sie in den Laderaum bringen, ohne die sperrigen Sonnenpaddel zu beschädigen.
Zur bergung der Sonde nähert sich die Fähre der Station auf neun Meter. Ein speziell dafür konstruierter Greifarm, gesteuert von Astronaut Nelson, ergreift das Sonnenobservatorium, um es vorsichtig in eine dafür vorbereitete Halterung in der offenen Ladeluke zu bringen. SMM wird befestigt, und die Reparatur kann beginnen.
Die Umlaufzeit von Sonde und Fähre um die Erde beträgt 100 Minuten. Für jeweils 60 Minuten hat man Tageslicht, während der restlichen Zeit bewegt man sich im Erdschatten.

Huch, wieso nicht 45 Minuten Tag und 45 Minuten Nacht? Genau. Die Sonde bewegt sich nicht in der Ekliptik, sondern hat eine zu ihr gekippte bahn. Das ist sinnvoll, denn man wollte ja nicht nur die Äquator-Region der Sonne betrachten, sondern auch etwas näher bei den Polen forschen.

Scheinwerfer erhellen bei Nacht die provisorische Werkstatt. Einzelteile werden von den beiden Astronauten ausgetauscht. Dabei müssen die Männer vorsichtig arbeiten, obwohl das Gewicht der auszuwechselnden Teile in der Umlaufbahn keine Rolle spielt. Schließlich müssen Massen bewegt werden, deren Gewicht auf der Erde Hunderte von Kilogramm betragen würden. Oben schrieb ich schon, dass Einmal bewegt, sind sie nicht leicht wieder
zu stoppen. Die Sonnenpaddel, die zu beiden Seiten aus der Raumfähre herausragen, dürfen nicht beschädigt werden.

Während einer Arbeitspause sind alle fünf Astronauten wieder im Inneren der Fähre. Der Präsident der Vereinigten Staaten ist am Telefon. Der NASA-Film zeigt Präsident Reagan an seinem Arbeitstisch im Weißen Haus. Man sieht auch die fünf Astronauten im Schiff frei schwebend, ohne Schuhe, nur in Strümpfen, während sie vom Präsidenten den Dank der Nation entgegennehmen. Ich glaube, dass nur selten in der Geschichte der Vereinigten Staaten Amerikaner in
Strümpfen mit ihrem Präsidenten gesprochen haben.

Danach gehen die Arbeiten draußen weiter. Zwei Astronauten wechseln Teile aus. Während der Arbeiten haben sie, jetzt zur Sicherheit an langen Leinen hängend, dicke Spezialhandschuhe an, die ihre Hände
vor der luftleeren Umgebung schützen. Damit müssen sie Kabel ergreifen und Schrauben drehen. Bei der Reparatur werden auch noch zwei Meßgeräte an Bord von SMM überholt. Die Station ist wieder betriebsbereit.
Vorsichtig hebt der Greifarm das Gerät aus dem Laderaum heraus und das Observatorium wird abgekoppelt. Solar Maximum Mission ist wieder auf einer eigenen Umlaufbahn um die Erde.

Im Jahre 1988 machte SMM wieder von sich reden, als bekannt
wurde, dass die Messungen von aus dem Weltraum kommenden Gammastrahlen durch sowjetische Spionagesatelliten ernstlich gestört werden. Verursacher dafür waren die Kernreaktoren, welche die Agenten im Orbit mit Energie versorgen. Dabei treten nämlich aus den Reaktoren positiv geladene Teilchen aus, Positronen.

Positronen sind quasi das Gegenstück aus der Antimaterie zu den Elektronen. Stößt so ein Antiteilchen auf normale Materie, z. B. auf die Wand von SMM oder gar ein Messinstrument, dann verstrahlt es in einem Lichtblitz, der im Gamma-Bereich liegt, mit einem Teilchen der getroffenen Materie.

Das störte die Messungen der Gamma-Detektoren an Bord von SMM.
Von diesem Problem abgesehen, war SMM eine der erfolgreichsten wissenschaftlichen Missionen zur Erforschung der Sonne. Langsam drang die Sonde inzwischen während der vergangenen Jahre immer tiefer in die Erdatmosphäre ein. Aber noch im November 1989 lieferte sie wichtige Daten.
Am 2. Dezember 1989 trat die 2268 Kilogramm schwere Messstation
zu ihrem letzten Umlauf an. Kurz danach verglühte sie über dem Indischen Ozean in der Erdatmosphäre.

Während ihrer nahezu zehnjährigen Betriebszeit hat die Sonnensonde SMM 12 500 Flares auf der Sonne
registriert. Doch neben ihrer eigentlichen Aufgabe hat sie mehrere
Kometen entdeckt, die berühmte Supernova vom Februar 1987 in der
Großen Magellanschen Wolke am Südhimmel vermessen und die
Ozonschicht der Erdatmosphäre untersucht.

Eine weitere Frage, die SMM erforschen sollte war, ob die Strahlung der Sonne schwankt. Es gab Wissenschaftler, die in Erwägung zogen, dass beispielsweise die sog. kleine Eiszeit während des Mounder-Minimums von einer geringeren Sonnenstrahlung her gerührt haben könnte. Manchmal hält sich die Sonne mit ihrem Fleckenzyklus leider nicht an ihre elf Jahre. Von 1645 – 1715 blieben jegliche Sonnenflecken aus. Dieses verlängerte Minimum ist nach ihrem Entdecker Edward Walter Maunder benannt. Von der Erde aus ist es nicht leicht, die Variation der Sonnenstrahlung zu beobachten, da Wolken und sonstige atmosphärische Bewegungen derartige Messungen unbrauchbar machen können. Deshalb misst man Die Intensität der Sonnenstrahlung besser vom Weltall aus. Die Ergebnisse von SMM war,dass die Sonnenstrahlung um weniger ein Promille schwankt. Diese Schwankung hängt z. B. auch damit zusammen, dass es in Zeiten eines Flecken-Maximums mehr dunklere Stellen auf der Sonne gibt, als bei einer blank geputzten Sonne ohne Flecken. Da die Flecken mit der Sonnenoberfläche rotieren, ist der Schwankung der Sonnenstrahlung auch diese Periode aufgeprägt.

So, meine lieben, das war das große Abenteuer der Reparatur von SMM.
Wenn es euch gefallen hat, dann freut es mich. Wer mag, darf das gerne verteilen, liken oder noch besser, einen Kommentar auf dem Blog hinterlassen.

Gehabt euch wohl, passt gut auf euch auf und bleibt gesund.
Es grüßt euch ganz herzlich
euer Blindnerd.

Was Skylab sah


Liebe Leserinnen und Leser,

irgendwie bin ich von dem Thema der Sonnenforschung ganz angefressen.
1987 stieg ich quasi über dieses Thema in die Astronomie ein. In “Blind zu den Sternen” schrieb ich im Kapitel “Mittlere Reife” über dieses Schlüsselerlebnis.
Das Wetter ist super, der Frühling ist da, und wir dürfen trotzdem alle nicht so richtig raus…
Damit aufhören kann ich jetzt einfach nicht. Durch die Erwartungen an den Solar Orbiter, ist dieses Thema wieder neu in mir erwacht und meine Begeisterung darüber neu entflammt.
Sie ist ja auch noch so unvollständig, meine Serie zu “Der Sonne entgegen”.

Also, gehen wir heute ein Stück weiter.
Wie angekündigt geht es heute um das erste richtige bemannte Sonnenobservatorium der Welt, um Skylab, die 1973 ins All startete.
Heute werde ich speziell darauf eingehen, was Skylab sah. Wer mehr über den Aufbau dieser Station wissen möchte, dem darf ich wärmstens meinen Artikel “Gedenken an die erste Raumstation der Welt” empfehlen.
Es wird auch in diesem Beitrag viel um die Röntgensonne gehen, die man wegen der Atmosphäre vom Boden aus nicht beobachten kann. Es macht aber viel Sinn, die Sonne nicht nur im weißen Lichte zu betrachten, sondern sie sich auch mal im Licht, einzelner Wellenlängen, z. B. eben auch die Ultraviolett- und Röntgenstrahlung, anzusehen.
Im einfarbigen Licht treten Dinge zu Tage, die normalerweise entweder von unserer Atmosphäre verschluckt, bzw. vom vom weißen Licht überstrahlt werden.
Also, es war nun so weit und Skylab begann seine Beobachtungen.
Man fand im ultravioletten Licht beispielsweise Spektrallinien von Helium, die von der Erde nicht beobachtbar waren. Hierfür war ein sehr empfindlicher Spektro-Heliograph an Bord. Das ist ein Instrument, mit welchem Beobachtungen in sehr kurzwelligen, dem Auge unsichtbaren Sonnenlicht möglich wurden. Helio in Helio-Spektrograph bezieht sich hier nicht auf das Helium, das damit beobachtet wurde. Mit einem Spektroheliographen kann man die Sonne im Lichte verschiedener Wellenlängen beobachten.

Man fand auch die sechseckige Struktur der Granulen im ultravioletten Bereich wieder, die man schon von einer Spektrallinie des Kalcium von der Erde her kannte. Auch in Linien des Elementes Sauerstoff ließ sich dies nachweisen. Auffallend war das Bild der Sonne in einer Linie von Magnesium. Dieses Licht entsteht über der Sonnenoberfläche, quasi erst in der Korona.

Da diese Linie die Feinstruktur der Sonnenoberfläche nicht mehr zeigte, war klar, dass die hierfür verantwortlichen Magnetfelder nicht bis in die Korona reichten.
Dafür konnte man aber viele andere magnetische Strukturen im kurzwelligen Sonnenlicht erkennen.

In “Die Röntgensonne” erwähnte ich, dass es nicht ganz einfach ist, eine Kamera zu bauen, die auch bei Röntgenlicht funktioniert.
Vor Skylab standen den Forschern z. B. für ihre Ballon-Flüge meist nur Lochkameras zur Verfügung.
Es gibt aber einen Trick, bei dem man ausnutzt, dass Röntgenlicht von Metalloberflächen
gespiegelt wird, wenn es schräg, nur streifend, auf eine Metalloberfläche
trifft. Der Physiker Hans Wolter (1911-1978)
hatte diesen Fernrohrtyp 1952 erfunden. Seither spricht man vom
Wolter-Teleskop, mit dem man Röntgenbilder von Himmelskörpern
aufnehmen kann. Die Röntgen-Reihenuntersuchung der Sonne durch
SkyLAB zeigte nun, dass sich magnetische Felder der Sonnenoberfläche hinaus in die Korona fortsetzen.

Man sah den Zusammenhang, dass wo man stärkere Magnetfelder in der Korona fand, auch die Röntgenstrahlung intensiver war.
Man erkennt im Röntgenlicht große magnetische Bögen, die mit beiden Beinen in der Sonnenoberfläche verankert sind und offene Feldlinien, die nur mit einem Bein in der Sonne stehen und weit in den Raum hinausragen. Einige der magnetischen Bögen leuchten stärker
als andere, obwohl die magnetische Stärke dieselbe ist. Es scheint, als ob die Teile der Korona besonders heiß sind und stärker leuchten, in denen die Feldlinien vorher stark verbogen worden sind.

Das bringt die Frage wieder auf, warum die Sonnen-korona eine Temperatur von zwei Millionen Grad besitzt, wogegen die unter ihr liegende Sonnenoberfläche mit ihren einigen tausend Grad eigentlich kalt ist.

Durch die heißen Bögen in der Sonnenkorona ist wieder eine alte Idee ins Zentrum des Interesses gerückt, die auf den Astronomen Ludwig Biermann (1907-1986) zurückgeht. Nach Biermann wandern von der Zone, in der
die Granulation die Materie in ständiger Bewegung hält, Schallwellen
nach außen, die Energie in die Korona transportieren und so für die
heiße Korona verantwortlich sind.

Und da ist er wieder, der Schall, der Klang der Sonne. Ich schrieb darüber in “Klingel oder Orgelpfeife”. Die von SKYLAB aus aufgenommenen Röntgenbilder zeigen koronale Löcher und die
hellen Röntgenflecken, in denen die Energie sich gegenseitig vernichtender entgegengesetzter Magnetfelder in Wärme verwandelt wird.

Die im weißen Licht gewonnenen Bilder der Sonnenkorona zeigten rasche Veränderungen. Da steigen gelegentlich riesige Blasen in der Korona auf, Materie, die mit Geschwindigkeiten von tausend Kilometern pro Sekunde die Sonne verlassen.

Koronale Löcher, aus welchen bereits Materie ins All entwichen ist, sah man als dunkle Streifen auf der Sonnenscheibe. Dort war keine Materie mehr vorhanden, die im Röntgenlicht strahlte.

Durch SKYLAB sah man erstmals Vorgänge auf der Sonne, die der Koronaforschung ganz neue Wendungen gaben. Eigentlich ist das nicht verwunderlich. Von der Erde aus kann man die Sonnenkorona nur während einer totalen Sonnenfinsternis ungestört beobachten. Koronographen lassen die Korona nur in unmittelbarer Nähe der Sonnenscheibe
erkennen. In einem Abstand von mehr als einem Fünftel des Sonnenradius vom Scheibenrand kann man sie nicht mehr untersuchen.
Mit einem Konorographen kann man die Sonne bei normalem Taghimmel in gewissen Grenzen beobachten, als herrsche eine totale Sonnenfinsternis.
Zählt man alle Sonnenfinsternisse der jüngeren Menschheitsgeschichte
zusammen, so kommt man auf eine Gesamtdauer von einigen Stunden,
während derer sich die Korona dem irdischen Beobachter in voller Pracht darbot. Da man von SKYLAB aus die Sonnenkorona nahezu ununterbrochen beobachten konnte, sind durch diese Mission einige tausend Stunden Beobachtungszeit hinzugekommen.
Und das alles ganz unabhängig von Wind und Wetter…

Mich fasziniert es sehr, was Wissenschaftler aus dem Sonnenlicht lesen. Die Sonnenobservation aus dem All ging natürlich nach Skylab noch weiter, aber dies ist eine neue Folge wert.

Gehabt euch wohl, passt auf euch auf und bleibt gesund.

Euer Blindnerd.

Der Sonne entgegen, Teil 2 – Die Röntgensonne


Liebe Leserinnen und Leser,

und hier erscheint ein weiterer Blindnerd, der euch die lange Zeit in der Krise verkürzen und verschönen soll.

In Der Sonne entgegen- Der Aufbruch erzählte ich von den Anfängen der Sonnenforschung aus Ballonen.

Heute kommt Teil 2. Es geht um die Erforschung einer Strahlungsart der Sonne, der Röntgenstrahlung, die glücklicherweise von der Erdatmosphäre verschluckt wird. Sie wäre höchst gefährlich für unser Leben.

Dass die Sonne im Röntgenlicht strahlt, war schon durch Ballonflüge klar, aber diese bewegten sich eben doch noch weit in der schützenden Atmosphäre. Somit war deren Erforschung von Ballonen aus noch eher schwierig und ungenau.
Es war auch klar, dass etwas, das mehrere Millionen Grad heiß ist, wie die Corona, einfach auch im Röntgen und UV-Licht strahlen muss.
Zu den Problemen mit der störenden Atmosphäre kommt noch, dass es gar nicht so einfach ist, eine Kamera für Röntgenlicht zu bauen, denn normale optische Kameras mit Linsen funktionieren hier nicht.
Die Röntgenbilder in der Medizin entstehen auch nicht in einer Kamera, sondern sind Schattenbilder des Körpers, Gewebe, Knochen etc., die dadurch entstehen, dass eine punktförmige Röntgenquelle den Körper durchleuchtet und die Schatten auf eine Fotoplatte wirft. Diese schwärzen sich nämlich auch bei Röntgenlicht. So wurden diese Strahlen auch entdeckt, indem Herr Röntgen einen radioaktiven Strahler in der Nähe von Fotoplatten aufbewahrte, die dann dadurch unbrauchbar wurden.

Das einfachste Instrument, das einer Kamera schon recht nahe kommt, ist eine Lochkamera, auch Camera obscura genannt.
Sie besteht im wesentlichen aus einer Blende mit einem kleinen Loch, hinter dem dann die Fotoplatte sich befindet. Der Durchmesser des Lochs muss auf die Wellenlänge des Lichtes angepasst sein, welches man beobachten möchte, für Röntgenstrahlung also sehr klein. Linsen etc. gibt es nicht. Diese Art von Kamera funktioniert auch für Röntgenlicht. Wir alle tragen im Grunde zwei derartige Kameras mit uns herum, unsere Augen. Die Pupille, das Loch in der Iris, ist das Loch in der Blende. Von der Linse dahinter mal abgesehen, fällt das Bild dann punktgespiegelt auf unsere Netzhaut. Was rechts ist, kommt links, und was oben ist kommt unten auf ihr an. Das ist übrigens auch bei den meisten Teleskopen so, dass die Optik das Bild dreht. Um nicht noch mehr Licht durch Optik zu verlieren, spart man sich meist das zusätzliche optische Element, das das Bild wieder richtig herum drehen könnte. Im All gibt es sowieso quasi kein oben und unten.
Heute hat man natürlich modernere Kameras für Röntgenlicht, aber die erkläre ich in einer der nächsten Artikel in dieser Serie. Zu der Zeit, in welcher die heutige Geschichte spielt, hatte man einfach nichts besseres.
Wieso die Röntgensonne so interessant ist, wird auch näher in der nächsten Folge beleuchtet.

Aber zurück zur Röntgensonne:
Eine totale Sonnenfinsternis, die am 12. Oktober 1958 im südlichen
Pazifik zu beobachten war, half, etwas mehr über die Quellen der Röntgenstrahlung von der Sonnenscheibe zu erfahren. Dazu standen zu Beginn der totalen Finsternis am Hubschrauberdeck der USS Point-Defiance sechs Raketen vom Typ Nike-Asp bereit, um Röntgenempfänger über die Erdatmosphäre zu schießen. Die erste Rakete wurde so gestartet, dass sie die Röntgenstrahlen der Sonne gerade in dem Augenblick registrierte, als kurz vor Beginn der Totalität der Mond nur noch eine schmale Sonnensichel frei ließ. Dort fand man zwei starke Aktivitätsgebiete mit viel Röntgenstrahlung. Beim zweiten Schuss empfing man Röntgenstrahlen nur von einem noch schmaleren Streifen am Ostrand der Sonne und bei Schuss drei war die Sonnenscheibe vollständig vom Mond verdeckt, während
bei Nummer vier bereits wieder ein schmaler Streifen am Westrand
hinter dem Mond hervorgetreten war. Dort standen an diesem Tage
zwei Filamente. Die entscheidendste Entdeckung bei diesem Experiment
war wohl, dass von der Sonne selbst dann noch Röntgenstrahlen
kommen, wenn ihre Scheibe vollständig vom Mond verdeckt ist. Das liegt daran, dass die Corona auch ein starker Röntgenstrahler ist. Man muss die Sonnenscheibe nicht unbedingt vom Mond abtasten lassen, um herauszufinden, woher die Röntgenstrahlen der Sonne stammen.
Mit einem Raketenschuss ohne Sonnenfinsternis, kann man diese Strahlung, wie oben schon erwähnt, mit besagter Lochkamera beobachten, bzw. Fotografieren.
Sie arbeitet für Röntgenlicht genausogut wie für sichtbares Licht.
Genauer gesagt: Die Lochkamera arbeitet im Röntgengebiet genauso
schlecht wie im sichtbaren Licht.

Am 19. April 1960 gelang Herbert Friedman und seinen Mitarbeitern
vom Naval Research Laboratorium in Washington, DC, mit einer Lochkamera in einer Rakete ein Schnappschuss von der Sonne im Röntgenlicht.
Diese historische Aufnahme kann man im Internet finden. Da die Rakete währent ihres Fluges sich um sich selbst drehte, sind die aufgenommenen Flecken und Gebiete kreisförmig verschmiert. Zumindest wurde mir das so berichtet.
Man erkennt deutlich, dass es auf der Sonnenscheibe hellere Flecken und dunklere gibt. Die Röntgenstrahlung ist also nicht überall gleich stark.
Interessant ist, dass sie Unterschiede der Sonnenoberfläche und der Corona darstellt, die im sichtbaren weißen Sonnenlicht nicht erkennbar sind.
Erst 13 Jahre später erfuhr man genauer, welche Bewandtnis es damit hat.

Das oben beschriebene Raketenexperiment während einer Sonnenfinsternis fand ein Jahr nach dem Start von SPUTNIK I, dem ersten künstlichen Erdsatelliten, statt. Die Ära rückte näher, in der man Messinstrumente praktisch beliebig lange im Raum halten und nach Belieben ein-
und ausschalten konnte. Für die Sonne baute man die OSO-Satelliten.
Das war die Abkürzung für Orbiting Solar Observatory, also für das
Sonnenobservatorium im Orbit. Acht Messstationen dieses Typs wurden insgesamt in Umlaufbahnen gebracht, die ersten in den frühen sechziger Jahren. Ihre Teleskope waren verhältnismäßig klein, und ihre
Leistungen wurden durch das in den Schatten gestellt, was in der Mitte
der siebziger Jahre folgte. Die eigentliche Erforschung der Sonne vom
Weltraum aus begann am 14. Mai 1973 mit SkyLAB, einer bemannten
Station auf einer Umlaufbahn.
Über diese Raumstation schrieb ich im einzelnen bereits in Gedenken an die erste Raumstation der Welt
Was Skylab sah, und welche Missionen aus dem Weltraum zur Erforschung der Sonne darauf noch folgten, wird Inhalt von “Der Sonne entgegen, Teil 3”.

Bis da hin
Passt auf euch auf und haltet durch

Euer Blindnerd.

Wie das Virus zu seinem astronomischen Namen kam


Liebe Leserinnen und Leser,

wir alle sind in den Maßnahmen wegen der Pandemie gefangen und müssen damit klar kommen.
Dies wird kein Artikel werden, der über weitere Möglichkeiten, sich zu schützen etc. berichten wird. Dafür gibt es andere Profis.
Ich möchte aber es trotz aller Widrigkeiten nicht unterlassen, weiterhin hier auf Blindnerd.de zu veröffentlichen. Gerade jetzt, kann die Astronomie eine Möglichkeit sein, mal etwas aus der Bedrücktheit der Situation zu fliehen.
Es wird nur einen Artikel von mir geben, in welchem das Wort Coronavirus vorkommen wird.

Heute geht es darum, wie das Ding zu seinem astronomischen Namen kam.

Wie ich mir das Virus vorstellte

Es ist ja offensichtlich, dass in Corona irgendwie die Krone steckt. Und so stellte ich mir das Virus auch vor, wie ein kleines Krönchen.
Kurz vor der Verbannung in das Homeoffice wegen Corona, druckte mir mein Arbeitskollege im Labor ein 3D-Modell des Virus aus. Ich war beeindruckt, wie schön es sich anfühlte, obwohl es solchen Schaden bringt.
Leider habe ich davon momentan kein Foto, weil uns dann die Maßnahmen zur Eindämmung der Pandemie überraschten, und keine Zeit mehr blieb, eines zu schießen. Das wird nachgereicht, wenn alles überstanden ist. Dann muss das Teil sich auch nicht mehr in der Öffentlichkeit schämen, sich zu zeigen.

Und so fühlt es sich an:

Viele von euch kennen diese Igel-Bälle zur Hand-Massage etc. So ähnlich fühlt sich das Modell an. Nur, dass die Stacheln zu ihrem Ende hin dicker und nicht dünner werden.
OK, Igelball also, aber wo bleibt die Krone? Ich konnte keine ertasten, und da war auch keine.
Also fragte ich auf Twitter nach, wieso man das Virus Corona nennt. Schaut man von oben mit dem Elektronenmikroskop auf das Virus, dann ähnelt es am Rand etwas, das man durchaus mit einer Krone vergleichen kann, und das heute Gegenstand dieses Artikels sein wird.
Tja, was soll ich sagen. Auch ein Ding, mit derart schlimmen Eigenschaften, kann uns zur Astronomie führen.

Nun zu dem, was dem Virus seinen Namen gab:

Wenn die Sonne sich am Tage verfinstert, weil sich unser Mond vor die Sonnenscheibe schiebt, bekommen wir etwas von der Sonne zu sehen, was den Augen normalerweise verborgen bleibt, weil dieses etwas von der Sonne immer völlig überstrahlt wird.
Nur Astronomen mit speziellen Filtern, Spektrographen und Teleskopen bleibt dieses wunderschöne Geheimnis auch am Tage nicht verborgen.
Wenn sich also bei einer totalen Sonnenfinsternis der Mond zur totalen Verfinsterung vor die Sonne geschoben hat, erscheint plötzlich um die verdeckte Sonne herum ein schöner fahler Strahlenkranz, durchsetzt von roten Flammenzungen.
Dieser Strahlenkranz erinnert an eine Krone. Deshalb nennt man sie die Korona.
In Deutsch schreibt man sie mit K, aber ursprünglich schon mit C.
Die Korona besteht aus sehr heißem Sonnenpplasma. Die Oberfläche der Sonne hat eine Temperatur von etwa 6000 Grad. Die Korona hingegen ist deutlich heißer. Ihre ionisierten Teilchen sind um zwei Millionen Grad heiß. Allerdings ist die Korona sehr dünn, will sagen, sie hat eine deutlich geringere Dichte, als die Sonne und ihre sonstige Atmosphäre.
Nach außen hin geht die Korona in den Sonnenwind über. Außerdem ist die Korona von starken Magnetfeldern durchzogen. Die roten Flammenzungen bestehen aus empor gerissenen kühlerem Sonnenplasma. Diese Prodtuberanzen und Filamente stehen quasi wie Blätter senkrecht auf der Oberfläche der Sonne und können bei Tage ohne Hilfsmittel nicht beobachtet werden.
Diese Plasma-Blätter hängen quasi in ihren Magnetfeldlinien, wie Wäsche auf der Leine. Sie entstehen und vergehen. Auch die Korona verändert sich stetig. In Zeiten hoher Sonnenaktivität mit vielen Sonnenflecken, dehnt sie sich mit unter über mehrere Sonnenradien aus.

Die Energie der Korona

Woher die Korona die Energie erhält, dass ihre Teilchen derart heiß sein können, ist bis heute noch nicht restlos erforscht. Ein Grund ist, wie schon erwähnt, dass sich hier die Energie auf wenige Teilchen pro Volumeneinheit verteilt. Da bekommt dann eben jedes einzelne Teilchen etwas mehr davon ab. Beobachtet man die Sonne durch gewisse Filter, so sieht man Materieströme nach oben in Richtung der Korona schießen. Das sieht aus, als wäre die Sonne mit Hecken oder Gras überzogen. Auch diese Halme schießen nach oben und vergehen und entstehen neu. Der italienische Astronom, der sie entdeckte, nannte sie daher Spiculen.
Aber auch dieser Energietransport dürfte nicht ausreichen, um die Korona mit Materie und Energie immer wieder neu aufzufüllen. Stoßwellen, also quasi Schall, der Klang der Sonne, könnte auch einen Teil dazu beitragen. Es gibt da noch weitere Vermutungen, die ich aber selbst nicht richtig verstehe, und bevor ich hier etwas falsches sage…

Woraus besteht sie?

Natürlich interessierte die Astronomen brennend, woraus die Korona besteht. In anderen Artikeln beschrieb ich schon kurz, dass eines der wichtigsten Werkzeuge der Astronomen die Spektralanalyse darstellt. Fächert man das Licht einer Flamme mittels eines Prissmas auf, kann man an den farbigen Linien genau erkennen, was da gerade leuchtet oder verbrennt. Jedes chemische Element erzeugt sein charakteristisches eigenes Licht. Wie ein eindeutiger Fingerabdruck erscheinen je nach Element andere farbige Linien des Regenbogens und andere Linien bleiben dunkel.
Als man nun das Spektrum der Korona betrachtete, fiel eine grüne Linie auf, die keinem Element auf der Erde zuzuordnen war. Die naheliegendste Annahme war, dass es sich eben um ein Element handele, das es definitiv vielleicht nur auf der Sonne geben könnte. Schließlich war zu dieser Zeit sowieso noch nicht klar, wie das Sonnenfeuer wirklich funktioniert. Somit gab man dem Element den Namen Coronium.

Mittlerweile, zwei Jahrhunderte später wissen wir, dass es leider dieses Element Coronium nicht gibt.
Ich sprach oben schon öffters von Plasma. Das ist neben fest, flüssig und gasförmig ein vierter Zustand, in welchem Materie geraten kann, wenn man sie stark erhitzt. Dabei gehen die Atome kaputt. Sie verlieren einige Elektronen und sind somit ionisiert. Die Elektronen bewegen sich frei durch das Plasma und finden nicht mehr zurück zu ihren Atomkernen.

Dieser vierte Aggregatzustand, das Plasma, ist auf jeden Fall mal ein eigener Artikel wert, weil sich 99 % der sichtbaren oder auch barionisch genannten Materie im Universum in diesem Zustand befindet.

Nun fand man also heraus, dass das Coronium durchaus auf Erden zu finden ist, allerdings nicht als Plasma, sondern meistens fest.
Es handelt sich um Eisenatome, die so stark aufgeheizt sind, dass deren Atomkerne dreizehn Elektronen fehlen. Normalerweise sollte es 26 Elektronen besitzen. Davon fehlen ihm nun die Hälfte. Ganz schön kaputt, möchte ich sagen. Nur so kaputt oder entartet, kann Eisen diese grüne Linie erzeugen, von der man glaubte, dass sie nicht zu einem irdischen Element gehört.

Und noch ein Sonnenstoff

Das ist übrigens nicht das erste mal, dass man einen speziellen Sonnenstoff vermutete. Sicherlich ließ ich im ein oder anderen Artikel schon fallen, dass die Sonne ihre wesentliche Energie so erzeugt, indem sie aus vier Wasserstoff-Atomen in ihrem Kern ein Atom des Edelgases Helium verschmilzt. Aber auch dem Kraftwerk der Sonne müssen wir uns durchaus nochmal extra zuwenden. Die Lateiner*in oder Altgriechler*in erkennt, dass im Wort Helium die Sonne, der Sonnengott, Helios, steckt. Auch dieses Element konnte man zunächst auf Erden nicht finden. Es ist sehr selten und entfleucht ob seines geringen Gewichtes direkt durch unsere Atmosphäre ins All. Außerdem reagiert es als Edelgas chemisch quasi mit nichts, was zur damaligen Zeit den Nachweis deutlich erschwerte. Das Helium, was wir hier auf Erden finden, und womit wir unsere Ballone mit den Glückwunschkarten füllen, oder, womit wir sprechen können, wie die Micky Maus, wenn wir es einatmen, stammt nicht von der Sonne. Es entsteht in der Erde durch den radioaktiven Zerfall von anderen Elementen.

Es ist schon erstaunlich. Das Helium ist neben dem Wasserstoff das zweithäufigste Element im Universum, denn es entsteht in allen Sternen, und dennoch ist es hier auf erden so selten, dass es relativ teuer ist. Es könnte sogar ernstlich knapp werden, denn wir kühlen immer mehr komplexe Dinge mit Helium.

So, nun wisst ihr, wie das Virus zu seinem schönen Namen kam.

Jetzt wünsche ich uns allen, dass wir gut durch die Krise kommen. Ich denke, dass es momentan sehr vernünftig ist, dass wir diese ganzen Einschränkungen akzeptieren und einhalten

Passt gut auf euch auf.
Euer Blindnerd.