Die von oben gesehene Finsternis: Was Satelliten über die Sonne verraten

Beobachtung einer Sonnenfinsternis durch den Satelliten HINODE — Sonnenfinsternis: ein aus dem Weltraum aufgenommenes Bild, das die äußeren Schichten der Sonne zeigt, die von der Erdoberfläche aus unsichtbar sind. Die Sonnenfinsternis vom 20. Mai 2012, beobachtet vom Satelliten Hinode, einem von der japanischen Raumfahrtagentur (JAXA) entwickelten Sonnenobservatorium.
Bildquelle: Hinode/Jaxa/Nasa (neues Fenster).

Wissenschaftliche Zusammenfassung

Der Artikel von Astronoo stellt die Beobachtung von Sonnenfinsternissen aus dem Weltraum durch die Satelliten HINODE und PROBA-2 vor. Dank ihrer für Röntgenstrahlen und extremes Ultraviolett empfindlichen Instrumente untersuchen diese Observatorien die Sonnenkorona, die magnetischen Bögen und die koronalen Massenauswürfe ohne die Störungen der Erdatmosphäre. Die von der Umlaufbahn aus gesehenen Mondbedeckungen liefern wertvolle Diagnosen über Temperatur, Dichte und Dynamik des koronalen Plasmas. Diese Daten verbessern das Verständnis der Sonnenaktivität und speisen die Modelle der Weltraumwettervorhersage.

Warum verändert die Beobachtung einer Sonnenfinsternis aus dem Weltraum unser Verständnis der Sonne?

Dieser Artikel untersucht, was Satelliten während Sonnenfinsternissen über die verborgene Sonne enthüllen. Aus der Umlaufbahn entgehen Raumfahrzeuge wie HINODE und PROBA-2 den Einschränkungen der Erdatmosphäre: Turbulenz, Absorption der Röntgenstrahlen und des extremen Ultravioletts sowie die kurze Dauer der Totalität. Sie können daher die Sonnenkorona kontinuierlich beobachten, mehrere Durchgänge des Mondrandes verfolgen und heiße magnetische Strukturen kartieren. Diese Beobachtungen enthüllen koronale Bögen, thermische Gradienten, Wellen und Instabilitäten im Zusammenhang mit Sonneneruptionen. Sie helfen zu verstehen, warum die Korona heißer ist als die Photosphäre und wie die Sonnenaktivität die Weltraumumgebung der Erde beeinflusst. Die Antwort auf die gestellte Frage ist daher doppelt: Satelliten bieten sowohl eine stereoskopische Sicht als auch eine Spektralanalyse, die vom Boden aus unmöglich sind, und liefern gleichzeitig kontinuierliche Daten für das Weltraumwetter. Dieser Artikel beschreibt die Instrumente, die erfassten Phänomene und den Beitrag der Raumfahrtmissionen zur Erforschung der Finsternisse.

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Sonnenfinsternis gesehen vom Satelliten HINODE

Ein der Sonnenkorona gewidmeter Satellit

Der japanische Satellit HINODE, 2006 von der JAXA in Zusammenarbeit mit der NASA und der ESA gestartet, ist auf die Beobachtung der Sonnenkorona mit extremer Präzision spezialisiert. Während einer Sonnenfinsternis ist HINODE nicht nur ein passiver Zuschauer: Er wird zu einem fortgeschrittenen Diagnosewerkzeug für das koronale Plasma.

Diagnose des koronalen Plasmas während der Finsternis

Dank seines optischen Teleskops (SOT) und seines Röntgenspektrometers (XRT) zeichnet HINODE die Schwankungen der Intensität, der Temperatur und der magnetischen Strukturierung in der Sonnenkorona auf, dort, wo sich die Sonnenatmosphäre über Hunderttausende von Kilometern jenseits der sichtbaren Scheibe erstreckt. Während einer am 22. Juli 2009 beobachteten Finsternis enthüllte HINODE mit Feinheit dynamische koronale Bögen und laufende koronale Massenauswürfe (CME), dank der natürlichen Bedeckung durch den Mond.

Diese räumliche Perspektive ermöglicht es, die irdischen atmosphärischen Störungen zu beseitigen und so spektrale und thermische Profile von seltener Präzision zu liefern.

Die Beobachtungen des Satelliten Hinode

Eine von der Umlaufbahn aus gefilmte partielle Finsternis

Partielle Sonnenfinsternis vom 25. November 2011, gesehen von der Antarktis, Tasmanien, dem südlichen Südafrika und dem größten Teil Neuseelands.
Bildquelle: Hinode/XRT (neues Fenster).

Diese Sequenz zeigt eine partielle Finsternis, die in der Antarktis und einem Teil der Südhalbkugel beobachtet wurde. Die Daten von Hinode/XRT ermöglichen es, die Bedeckung der Sonnenscheibe zu verfolgen und die aktiven Regionen im weichen Röntgenlicht zu analysieren.

Verwendung der HINODE-Instrumente und erfasste Phänomene

Der Satellit HINODE, auf einer heliosynchronen Umlaufbahn in etwa 600 km Höhe, beobachtet kontinuierlich die Oberfläche und die Korona der Sonne. Während der partiellen Finsternis vom 4. Januar 2011 ermöglichte die Flugbahn des Satelliten mehrere Durchgänge des Mondrandes vor der Sonnenscheibe während seines Umlaufs, was als mehrfache Bedeckungen bezeichnet wird.

Instrumente

XRT (X-Ray Telescope): beobachtete die Bereiche der Sonnenkorona im weichen Röntgenlicht, empfindlich für Plasmen bei mehreren Millionen Kelvin.
SOT (Solar Optical Telescope): analysierte die Photosphäre und die untere Chromosphäre.
EIS (EUV Imaging Spectrometer): ermöglichte detaillierte Spektren der Sonnenatmosphäre.

Phänomene

Variation der Röntgenintensität in der Korona, während der Mond bestimmte aktive Regionen verdeckte.
Beobachtung feiner koronaler Strukturen wie magnetischer Bögen, die durch die fortschreitende Bedeckung hervorgehoben wurden.
Nachweis thermischer Gradienten in der Korona durch den Vergleich vor/nach der Bedeckung.
Messung der schnellen Intensitätsschwankungen, die mit magnetischen Instabilitäten oder Wellen vom Alfvén-Typ zusammenhängen.

Sonnenfinsternis gesehen vom Satelliten PROBA

PROBA-2: ein extrem-ultraviolettes Auge auf die Sonnenkorona

Die von der ESA entwickelte Reihe der PROBA-Satelliten (PRoject for OnBoard Autonomy) hat ebenfalls eine bemerkenswerte Rolle bei der Beobachtung von Finsternissen gespielt, insbesondere mit PROBA-2, gestartet 2009. Dieser Satellit ist mit dem Instrument SWAP (Sun Watcher using Active Pixel System detector and Image Processing) ausgestattet, einer EUV-Kamera (Extreme Ultraviolet), die die Sonnenkorona bei Wellenlängen um 17,4 nm filmt.

Aus dem Weltraum gefilmte Finsternisse: die von PROBA-2 gesehenen Monddurchgänge

Während Finsternissen wie der vom 20. März 2015 oder der vom 21. August 2017 fing PROBA-2 erstaunliche Sequenzen ein, in denen der Mond durch die partielle oder vollständige Bedeckung der Sonnenscheibe die Aktivität der Korona im Detail zu beobachten erlaubt. Anders als terrestrische Beobachtungen, die durch die Atmosphäre und die kurze Dauer der Totalität begrenzt sind, zeichnet PROBA-2 mehrere Durchgänge des Mondrandes vor der Sonne während seiner heliosynchronen polaren Umlaufbahn auf.

Was das EUV enthüllt: magnetische Topologie und koronale Dynamik

Das physikalische Interesse dieser Daten liegt in der dynamischen Kartierung der solaren Magnetfeldlinien und in der Untersuchung der schnellen Schwankungen der EUV-Emission. Diese Messungen, die von der Erde aus unmöglich sind, tragen dazu bei, die Modelle des Weltraumwetters zu speisen, die für die Vorhersage geomagnetischer Stürme wesentlich sind.

Referenzen

FAQ: Alles Wissenswerte über die von Satelliten gesehenen Sonnenfinsternisse

Warum eine Sonnenfinsternis aus dem Weltraum beobachten?

Aus dem Weltraum vermeiden Satelliten die Störungen der Erdatmosphäre. Sie können die von der Sonnenkorona emittierten Röntgenstrahlen und das extreme Ultraviolett beobachten, die vom Boden aus unsichtbar sind. Sie profitieren außerdem von einer längeren Beobachtungsdauer und mehreren Durchgängen des Mondrandes.

Welche Satelliten haben Sonnenfinsternisse beobachtet?

Die Missionen HINODE (JAXA/NASA/ESA) und PROBA-2 (ESA) haben bemerkenswerte Bilder geliefert. Andere solare Weltraumobservatorien wie SOHO oder SDO beteiligen sich ebenfalls an der Erforschung der Korona und der Sonnenaktivität.

Was ist die Sonnenkorona?

Die Korona ist die äußere Hülle der Sonnenatmosphäre. Sie erstreckt sich über Millionen von Kilometern und erreicht Temperaturen von mehreren Millionen Grad. Sie ist der Sitz der magnetischen Bögen, der koronalen Massenauswürfe und des Sonnenwinds.

Warum ist die Korona heißer als die Oberfläche der Sonne?

Diese Frage bleibt ein großes Rätsel der Astrophysik. Weltraumbeobachtungen legen nahe, dass Magnetfelder und Wellen vom Alfvén-Typ Energie in die Korona transportieren und dort abgeben und sie auf extreme Temperaturen aufheizen.

Was tragen die aus dem Weltraum gesehenen Finsternisse zum Weltraumwetter bei?

Sie ermöglichen es, die Modelle der Ausbreitung von Sonneneruptionen und geomagnetischen Stürmen zu testen. Kontinuierliche Messungen helfen, die Störungen vorherzusagen, die Satelliten, Kommunikation und Stromnetze beeinträchtigen können.

Kann man eine Sonnenfinsternis von einem Satelliten aus mit bloßem Auge sehen?

Nein. Die direkte Beobachtung der Sonne, selbst während einer partiellen Finsternis, ist ohne geeigneten Filter gefährlich. Satelliten verwenden spezialisierte Instrumente wie Röntgen- oder extrem-ultraviolette Teleskope, um die Sonne sicher zu beobachten.