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Nicht allein im All…

Astrophysikalische Zyklen und Schwankungen als Einflussfaktoren

Bleikernen im CMS-Detektor des LHC © CERN/ CMS

Dass die Erde nicht isoliert im All kreist, sondern durch eine Vielzahl astrophysikalischer Faktoren beeinflusst wird, ist seit langem bekannt. Beispiele sind so alltägliche Phänomene wie der Tag- und Nachtwechsel oder die Jahreszeiten, die auch durch die Gravitation benachbarter Himmelskörper beeinflusst werden. Die Schwerkrafteinwirkung erzeugt periodische Schwankungen in Bahn und Rotationsachse der Erde in so genannten Milankovic-Zyklen von rund 20.000 bis 100.000 Jahren. Im Laufe eines solchen Zyklus verändert sich der Abstands- und Einfallswinkel der Sonnenstrahlung in die Erdatmosphäre, und damit variiert auch die Intensität und Absorption der Strahlung. Das wiederum wirkt sich auf das Klima aus.

Die Sonne als Einflussfaktor

Weitaus stärker und prägnanter ist jedoch der Einfluss unseres Zentralsterns, der Sonne. Bereits frühzeitig erkannte man, dass sich nur dank ihrer Strahlung Leben auf der Erde entwickeln und langfristig Bestand haben kann. Doch erst seit Mitte des letzten Jahrhunderts wissen wir, dass die Sonne nicht nur als Energiequelle Garant für lebensfreundliche Bedingungen auf der Erde ist.

Sonnenaktivität © SOHO/ESA/NASA

Sie ist auch Ursprung elektromagnetischer Wechselwirkungen ihrer Strahlung, ihres Magnetfelds und von ihr ausgehenden Teilchenströmen mit der Magnetosphäre und Atmosphäre unserer Erde. Diese solar-terrestrischen Beziehungen folgen einem Aktivitäts-Zyklus von etwas mehr als elf Jahren. Im Rahmen dieses Zyklus verändert sich die Stärke der Sonnenaktivität, beispielsweise durch die Anzahl der Sonnenflecken und Sonnenstürme erkennbar. Er resultiert aus einer periodischen Umpolung des Magnetfeldes der Sonne, durch die sich dann die Sonnenatmosphäre, ihre elektromagnetische Strahlung sowie der Sonnenwind verändern. Erst nach zwei Umpolungen ist die ursprüngliche Konfiguration wieder hergestellt, was zu einer 22-jährigen Periode des so genannten Hale- bzw. Magnetischen Zyklus der Sonne führt.

In zwei aufeinander folgenden 11-jährigen Zyklen der Sonnenaktivität, die den 22-jährigen Hale-Zyklus bilden, ist das solare Magnetfeld entgegengesetzt orientiert. Das führt zu einer ebenfalls entgegengesetzt orientierten Drift der geladenen Teilchen der kosmischen Strahlung im Magnetfeld der Heliosphäre (Abb. unten). Dieses unterschiedliche Transportverhalten erklärt den Einfluss der kosmischen Strahlung auf die Erde in 22-jähriger Variation. © RUB

Sonnenwind macht „Weltraumwetter“

Die Auswirkungen dieser solar-terrestrischen Beziehungen werden unter dem Begriff „Weltraumwetter“ zusammengefasst. Sie betreffen nicht nur die bemannte und unbemannte Raumfahrt etwa durch Störungen im Funkverkehr oder Schädigungen von Satelliten. Die Interaktionen zwischen Sonne und Erde beeinflussen auch das Magnetfeld der Erde und anderer Planeten und können daher die Funktion technologischer Systeme wie Stromleitungen und Pipelines auch auf unserem Planeten stören.

In den letzten Jahren gilt das Interesse der Forscher besonders dem Einfluss der elektromagnetischen Strahlung der Sonne auf das Erdklima. So variieren bestimmte Klimaindikatoren wie Wolkenbedeckung, Baumringdicke oder Sedimentablagerungen im 11- bzw. 20 bis 24-jährigen Rhythmus und spiegeln damit die Sonnenaktivität wieder.

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Horst Fichtner / aus RUBIN (Ruhr-Universität Bochum)
Stand: 04.06.2010

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Schutzzone Heliosphäre
Sonnenwind, interstellares Medium und ihr Einfluss auf die Erde

Nicht allein im All...
Astrophysikalische Zyklen und Schwankungen als Einflussfaktoren

Schutz vor dem „Außen“
Funktion und Struktur der Heliosphäre

Erde im Visier
Wie wirkt sich das interstellare Medium auf die Erde aus?

Klimawirkung durch kosmische Strahlung?
22-Jahresperiode deutet auf Einflüsse des interstellaren Mediums hin

Schutzzonen für extraterrestrisches Leben
Mehr Chancen auf Exoplaneten mit Astrosphären

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