Magnetische Strömungen
Polarwirbel gibt es auch auf der Sonne
Die Sonne verhält sich weitaus komplexer als ein einfaches, strahlendes Zentrum unseres Systems – ihre Polarregionen sind von geheimnisvollen Wirbeln geprägt. Eine neue Studie zeigt nun, wie diese Polarwirbel im Sonnenplasma entstehen und sich im Verlauf eines Sonnenzyklus verändern.
Die Sonne im Wirbel – Eine neue Entdeckung
Polarwirbel sind ein bekanntes Phänomen auf vielen Planeten. Auf der Erde entstehen sie durch die Rotation und die Corioliskraft, die die Luftströmungen um die Pole beeinflussen. Auch die Sonne scheint nicht ohne ähnliche Strömungen auszukommen. Forscher der National Science Foundation National Center for Atmospheric Research (NSF NCAR) in den USA, die magnetohydrodynamische Simulationen durchführten, entdeckten, dass sich im solaren Plasma Polarwirbel bilden. Diese Wirbel entstehen laut der Forscher um Studienleiterin Mausumi Dikpati in Form eines geordneten Kranzes aus gegenläufigen Strömungen etwa bei 55 Grad Breite und wandern im Laufe eines Sonnenzyklus polwärts. Dabei verringert sich ihre Zahl.
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Der Unterschied zwischen den Polarwirbeln auf der Erde und der Sonne
Im Gegensatz zu den Polarwirbeln auf der Erde, die durch die atmosphärische Zirkulation entstehen, sind die solaren Polarwirbel das Resultat von komplexen magnetischen Kräften. Während die Erdatmosphäre von der Corioliskraft und der Erdrotation bestimmt wird, unterliegt das Plasma der Sonne starken Magnetfeldern. Diese Magnetfelder beeinflussen die Struktur und Entwicklung der Wirbel. Im Unterschied zu den stabileren Wirbeln auf der Erde und in den Gasplaneten wie Jupiter und Saturn sind die solaren Wirbel dynamischer und von den jährlichen Schwankungen der Sonnenaktivität abhängig.
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Magnetische Felder bestimmen die Wirbelbildung
Die Anzahl und das Verhalten der Polarwirbel hängen wesentlich von der Stärke des solaren Magnetfeldes ab. Bei einem schwachen Magnetfeld bildet sich ein regelmäßiger Kranz von acht Wirbeln, der sich im Laufe des Sonnenzyklus zu einem Paar Wirbel am Pol reduziert. In Phasen starker magnetischer Aktivität sind die Wirbel weniger zahlreich und weniger geordnet. Diese Entdeckung zeigt, wie stark das Magnetfeld der Sonne die Entwicklung und Form der Polarwirbel beeinflusst und wie sich diese Strömungen im Laufe des Sonnenzyklus verändern.
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Der Sonnenzyklus und das Verschwinden der Polarwirbel
Ein weiteres überraschendes Ergebnis der Simulationen betrifft das solare Maximum, wenn die Sonnenaktivität ihren Höhepunkt erreicht. In dieser Phase verschwinden die Polarwirbel – vermutlich als Folge der Umkehrung des Magnetfeldes der Sonne. Dieser Umstand stellt eine Herausforderung für zukünftige Sonnenmissionen dar. Die Forscher betonen, dass Missionen wie der Solar Orbiter, der die Sonnenpole erreichen soll, darauf ausgerichtet werden müssen, auch die Phasen zwischen den Sonnenmaxima zu beobachten, da Polarwirbel während des Maximums nicht sichtbar sind.
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Ausblick auf zukünftige Sonnenmissionen
Die Entdeckung der solaren Polarwirbel wirft neue Fragen auf und könnte die Forschung zur Sonne und ihrem Verhalten während des Sonnenzyklus maßgeblich beeinflussen. Künftige Missionen wie der Solar-Orbiter könnten wichtige Einblicke in die bislang unerforschten Polarregionen der Sonne bieten. Doch diese Missionen müssen den richtigen Zeitpunkt für ihre Beobachtungen wählen, um die Polarwirbel tatsächlich zu erfassen und ihre Auswirkungen auf das solare Klima zu verstehen. Diese Entdeckungen eröffnen spannende neue Perspektiven in der Sonnenforschung.
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(kfb)