Und nun das Weltraumwetter
Projekt soll zu besserem Verständnis von Sonnenwinden und -eruptionen führen.
Räumlich hochauflösende Beobachtungs- und Berechnungsverfahren sollen künftig ein besseres Verständnis und damit auch eine bessere Vorhersage des Weltraumwetters möglich machen. Im Rahmen eines Projekts des österreichischen Wissenschaftsfonds FWF sollen dafür neue Methoden entwickelt werden, die eine dreidimensionale grafische Darstellung und das Studium des zeitlichen Verlaufs von Vorgängen im Inneren der Sonne erlauben. Diese ermöglichen es dann, detailgetreue Beobachtungsdaten der Sonne mit komplexen Computersimulationen der dortigen Vorgänge zu verbinden.
Abb.: Simulation einer solaren Flussröhre. Neue Methoden sollen eine dreidimensionale grafische Darstellung und das Studium des zeitlichen Verlaufs von Vorgängen im Inneren der Sonne erlauben. (Bild: U Graz)
Auf der Sonne geht es rund: Dynamoeffekte erzeugen Magnetfelder, die gemeinsam mit Strömungen an die Oberfläche der Sonne gelangen und so die Aktivität der Sonne bestimmen. Von der Aktivität der Sonne hängt ab, was wir auf der Erde an Strahlung empfangen und langfristige Variationen können auch das Klima auf der Erde beeinflussen. Das Team um Arnold Hanslmeier von der Uni Graz interessiert sich speziell solare Flussröhren. „Man nimmt an, dass Flussröhren sich ein paar Tage vor einer Eruption unter der Sonnenoberfläche bilden. Doch wie es dazu kommt, ist weitestgehend unbekannt“, sagt Hanslmeier. Außerdem befasst sich das Team mit den Heizungsmechanismen, die von der Sonnenoberfläche unmittelbar auf die untere Sonnenatmosphäre wirken.
Die von Hanslmeier und seinem Team zu entwickelnden Methoden sollen es erlauben, sowohl Daten von hochauflösenden Teleskopen als auch von komplexen Computer-Simulationen miteinander in Zusammenhang zu setzen. Tatsächlich hinken die bisher verfügbaren Berechnungsmethoden der rasanten Entwicklung von Teleskopen und Computer-Power hinterher, wie der Wissenschaftler erläutert: „Neue hochauflösende Sonnenteleskope und Supercomputer liefern solche Mengen an Daten, dass es unmöglich ist, alle Daten im Einzelnen zu analysieren. Dazu sind Automatisierungen notwendig – die wir nun entwickeln. Damit werden wir eine bisher ungeahnte zeitliche und räumliche Auflösung bei den Berechnungen der Sonnendynamik erreichen.“
Konkret entwickeln die Forscher 2D- und 3D-Algorithmen, die anhand von Bild- und Simulationsdaten solare Flussröhren in kleinsten Segmenten berechnen können. Vergleichbare Segmentierungen von konvektiven Auf- und Abwärtsströmungen des heißen Sonnenplasmas sollen diese Untersuchungen ergänzen. Die Segmentierungen ermöglichen es, eine dreidimensionale grafische Darstellung der solaren Flussröhren und Konvektionsströme vorzunehmen. Gleichzeitig können die Forscher die zeitliche Entwicklung der dreidimensionalen Darstellung verfolgen. Damit erhalten sie ein wichtiges Bindeglied zwischen tatsächlichen Beobachtungen und theoretischen Simulationen. Dieses Bindeglied ist der Schlüssel zu einem besseren Verständnis der Mechanismen, die Flussröhren entstehen lassen und deren Entwicklung zu Sonneneruptionen beeinflussen.
Damit bieten die Ergebnisse des Projekts eine grundlegende Möglichkeit, die Intensität von Sonnenausbrüchen und Sonnenwinden besser zu verstehen, früher zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu treffen. Vor dem Hintergrund des Gefahrenpotenzials, das starke Sonnenwinde für die elektrische Infrastruktur im All und auf der Erde darstellen, werden diese Ergebnisse eine Bedeutung haben, die weit über grundlegende Erkenntnisse hinausgeht.
FWF / RK
