Die Sonne und die Heliosphäre bergen noch immer viele Rätsel. (vgl. ab S. 31, Quelle: NASA)
Physik Journal 3 / 2007
Inhaltsverzeichnis
Aktuell
Leserbriefe
• 3/2007 • Seite 14
Immer noch die Ausnahme
Zu: ''Physik mit Ochsenaugen'', Interview mit Manuela Welzel und Elmar Breuer, Januar 2007, S. 6
Im Brennpunkt
Forum
• 3/2007 • Seite 25Physik mit Parlament
Bis zu 2000 Physikerinnen und Physiker entwickeln und bauen die Detektoren des Large Hadron Colliders. Die Kollaborationen haben sich sehr demokratische Spielregeln gegeben.
Ohne Helm geht gar nichts. Nicht erst seit einem Unfall im vorletzten Jahr wird Sicherheit ganz groß geschrieben am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik CERN in Genf. Vorschriftsmäßig mit Helm auf dem Kopf geht es von einer schmucklosen Halle aus mit dem Fahrstuhl rund 100 Meter tief unter die Erde. Wenige Sekunden später ist eine Kaverne erreicht, in der locker ein Mehrfamilienhaus Platz hätte. Hier sollen schon bald einige Rätsel des Universums gelöst werden. Wie kommt die Masse in die Welt? Existiert das Higgs-Boson, dessen Existenz eigens dafür vor 30 Jahren postuliert wurde? Lassen sich mithilfe der Supersymmetrie drei der bekannten Kräfte vereinigen? In welchem Zustand befand sich das Universum unmittelbar nach dem Urknall? Der ATLAS-Detektor, der in der Kaverne entsteht, soll gemeinsam mit den anderen drei Detektoren am LHC-Beschleuniger (Large Hadron Collider) Antworten auf diese und andere fundamentale Fragen liefern. Der dazu notwendige Aufwand ist gigantisch: Bei einem Durchmesser von 24 Metern und einer Länge von 46 Metern wird ATLAS rund 7000 Tonnen wiegen.
Auch der 27 Kilometer lange LHC selbst geizt nicht mit Superlativen. ...
Schwerpunkt
• 3/2007 • Seite 31Mehr als nur ein aktiver Stern
Die Sonne ist und bleibt für uns der wichtigste Himmelskörper, selbst wenn sie nur einer unter den ca. 200 Milliarden Sternen unserer Galaxis ist. Das Sonnenlicht bildet die unverzichtbare Voraussetzung für Leben auf der Erde, und der Sonnenwind schützt, wie wir mittlerweile wissen, das Leben vor interstellaren Einflüssen.
• 3/2007 • Seite 35
Vom Kern zur Korona
Die Dynamik der Sonne bietet spektakuläre Anblicke, die jeden Betrachter faszinieren. Dazu zählen die Sonnenflecken ebenso wie die Korona, die bei einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar wird. Mit Instrumenten am Boden, Weltraummissionen und numerischen Simulationen ist es gelungen, wichtige Fragen zur Temperatur und Rotation der Sonne im Inneren, der magnetischen Aktivität an der Oberfläche und der Heizung der Korona zu beantworten.
• 3/2007 • Seite 43
Die Sonne als Teilchenbeschleuniger
Fast hundert Jahre nach der Entdeckung der kosmischen Höhenstrahlung sind die Mechanismen der Teilchenbeschleunigung heute im Prinzip bekannt. Zahlreiche Missionen zur Erforschung des „Plasmalabors" der Heliosphäre haben dazu entscheidend beigetragen, aber auch neue Fragen aufgeworfen. Die Ergebnisse lassen sich nun auf andere astrophysikalische Objekte übertragen, die sich einer direkten Untersuchung entziehen.
• 3/2007 • Seite 51
Ein Plasmalabor im Weltraum
Die Magnetosphäre ist das vom Magnetfeld dominierte Gebiet um die Erde, das ein Plasma aus ionisierten Gasen der oberen Erdatmosphäre und Teilchen von der Sonne enthält. Die Wechselwirkung von „Sonnenwindplasma" und Erdmagnetfeld gibt der Magnetosphäre ihre Gestalt. In ihr herrscht das Weltraumwetter, das sich unter anderem mit „magnetischen Stürmen" und farbenprächtigen Polarlichtern bemerkbar macht. Wie dabei Energie freigesetzt wird, ist eine höchst schwierige Frage, denn im extrem verdünnten Plasma der Erdumgebung spielen nicht direkte Stoßprozesse die entscheidende Rolle, sondern ein komplexes Wechselspiel zwischen Teilchen und kollektiven Anregungen des Plasmas.
• 3/2007 • Seite 59
Das Klima aus dem All
Die Sonne ist nicht der unveränderliche Stern, als der sie unserem Auge erscheint. Kurzzeitige Veränderungen auf der Zeitskala von Stunden und Tagen („Weltraumwetter") beeinflussen die Erdatmosphäre ebenso wie langfristige Variationen auf der Skala von Jahren bis zu hunderten von Millionen Jahren („Weltraumklima"). Eine der spannendsten Fragen der Heliophysik ist, ob ein dominanter Klimaeffekt von Variationen der elektromagnetischen oder der kosmischen Strahlung hervorgerufen wird.
