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Planeten mitschuld an Sonnenzyklen

Die Aufnahme zeigt aktive Zonen unserer Sonne. Solar Dynamics Observatory, NASA

Die Falschfarben-Abbildung zeigt aktive Zonen unserer Sonne. Solar Dynamics Observatory, NASA

Modell von Helmholtz Dresden erklärt Takt der solaren Magnetfelder mit Gezeiten und Rossby-Wellen

Dresden-Rossendorf, 27. Mai 2024. Die Erde, Venus und Jupiter sind mitschuld daran, dass unsere Sonne etwas unstet strahlt. Denn eben diese Planeten ziehen von Zeit zu Zeit mit ihrer Schwerkraft so sehr an unserem Zentralgestirne, dass wirbelförmige Strömungen auf der Sonne entstehen – sogenannte „Rossby-Wellen“. Und die wiederum lösen kurz- und langfristige Schwankungen im solaren Magnetfeld aus – mit all ihren Folgen für Kommunikation, Wetter und Navigation auf Erden. Davon ist ein Forscher-Team um Dr. Frank Stefani vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) überzeugt und hat dafür nun ein – laut eigener Einschätzung – schlüssiges Modell der Sonnenzyklen vorgestellt.

„Wie ein gigantischer Dynamo“

Hintergrund: Das Magnetfeld der Sonne entsteht durch komplexe Bewegungen des elektrisch leitfähigen Plasmas im Inneren der Sonne. „Man kann sich das wie einen gigantischen Dynamo vorstellen“, erklärt Frank Stefani. „Dieser Sonnendynamo erzeugt zwar schon von sich aus einen ungefähr elfjährigen Aktivitätszyklus. Wir denken aber, der Einfluss der Planeten greift dann in diesen vor sich hin arbeitenden Dynamo ein, gibt ihm immer wieder einen kleinen Schubs, und zwingt der Sonne so den außergewöhnlich stabilen 11,07-Jahres-Rhythmus auf.“

Demnach wirken auf die Sonne vor allem dann Gezeitenkräfte der Planeten, wenn diese in einer Linie stehen, also gewissermaßen an einem unsichtbaren Gravitations-Seil ziehen. Ähnlich wie wie die Gezeiten, die der Mond auf der Erde auslöst, bleiben auch die planetaren Kräfte nicht ohne Wirkung auf die riesige Sonne. Über die „Rossby-Wellen“ bringen sie die Sonnenzyklen immer wieder in einen festen Takt.

11er-Takt schon länger bekannt – nun lassen sich auch kurze und lange Zyklen erklären

Die „Taktung“ des Magnetfeldes der Sonne ist schon länger bekannt: So nehmen die solaren Aktivitäten, Magnetfelder und Sonnenflecken alle elf Jahre zu und ab. Später entdeckten Astronomen auch noch kürzere und auch viel längere Zyklen der Sonne, die 118 Tagen bis zu 193 Jahren reichen. Wie diese genau entstehen und warum sie der Takt über so lange Zeit stabil geblieben ist, ist allerdings immer noch nicht anschließend geklärt.

HZDR: Rossby-Wellen übertragen Energie auf die Sonne

Die Rossendorfer Forscher sind aber davon überzeugt, den „zugrundeliegenden physikalischen Mechanismus gefunden“ zu haben. „Wir wissen, wie viel Energie nötig ist, um den Dynamo zu synchronisieren, und wir wissen, dass diese Energie über sogenannte Rossby-Wellen auf die Sonne übertragen werden kann“, betont Stefani. „Das Tolle daran ist: Damit können wir nicht nur den Schwabe-Zyklus und längere Sonnenzyklen erklären, sondern auch die kürzeren Rieger-Zyklen, die wir vorher noch gar nicht betrachtet hatten.“

Künstlicher Planetenkern vor dem Start

Ob Stefanis Modell stimmt, müssen weitere astrophysikalische Untersuchungen noch zeigen. Womöglich sind aber bald auch schon in Dresden-Rossendorf dazu Experimente möglich: Auf dem Helmholtz-Campus ist nämlich mit „Dresdyn“ ein neuartiges Forschungsgerät entstanden, dass flüssiges Metall in verschiedenen Richtungen in Rotationen und Wirbel versetzen kann. Damit wollen die Wissenschaftler unter anderem die Vorgänge im Erdkern und in Flüssigmetall-Akkus simulieren, aber auch Antworten auf die Frage nach den Prozessen finden, die sich auf und im Innern der Sonne abspielen.

Autor: Oiger

Quellen: HZDR, Wikipedia

Wissenschaftliche Publikation:

„The Sunny Beats of Resonance“ von F. Stefani, G. M. Horstmann, M. Klevs, G. Mamatsashvili, T. Weier: Rieger, Schwabe und Suess-de Vries, in: „Solar Physics“, 2024, DOI: 10.1007/s11207-024-02295-x

 

Repro: Oiger, Original: Madeleine Arndt