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Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

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Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 6. Sep 2010, 13:53

Die Sonnenkorona ist viele Millionen Grad heiß, wohingehend die Sonneoberfläche lediglich 5000 - 6000 K aufweist. Nach der Thermodynamik darf das eigentlich nicht sein, da Prozesse im oder nahe am thermodynamischen Gleichgewicht nicht zu einer Verstärkung bzw. einem Aufrechterhalten eines Temperaturgradienten führen können. Die Sonnenkorona sollte demnach "abkühlen". Nun gibt es aber genügend Energienachschub aus den Fusionsprozessen in der Sonne. Was fehlt, ist ein Mechanismus, die Energie hocheffizient in die Korona zu übertragen, und zwar nicht über gewöhnlcihe Dissipationsprozesse, gemäß derer die Korona eben nicht heißer sein kann, als das Energiereservoir, aus dem sie gespeist wird.

Ein möglicher Nichtgleichgewichtsprozess wäre, dass hochenergetische Teilchen aus dem Sonneninneren über Magnetfelder ausgekoppelt werden und die Sonnenkorona aufheizen. Wenn entlang der Magnetfeldlinien nur bestimmte Teilchenenergien ausgekoppelt werden, dann darf in diesem Fall auch nicht mehr von einer Temperatur gesprochen werden, d.h.es handelt sich dann um einen Energietransport, aber eben nicht um einen Temperaturtransport (Temperatur ist ein Begriff, der nur im bzw. nahe beim thermischen Gleichgewicht überhaupt gültig ist).

Nach meiner Kenntnis handelt es sich aber nicht um großräumige Magnetfeldkonstellationen wie bei Protuberanzen, denn damit würde bei Abwesendheit von Protuberanzen eine Abkühlung der Korona erfolgen - was nicht beobachtet wird. Statt dessen handelt es sich wohl um "kleinräumige Magnetfeldfluktuationen" und "Rearranements Feldlinien bzw. Flussschläuchen", d.h insgs. magnetohydrodynamische Turbulenz.

Einen Begriff, den ich dabei gefunden habe, sind die sog. (transversalen) Alfven- oder Plasmawellen
http://de.wikipedia.org/wiki/Plasmawelle
http://www.ias.ac.in/currsci/10feb2010/295.pdf
Interessant ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit, die sog. Alfvén-Geschwindigkeit, die deutlich über der Schallgeschwindigkeit liegt; sie ist umgekehrt proportional zur Wurzel der Dichte, d.h. sie wächst mit fallender Dichte, also wenn sich die Welle in eine Region geringerer Dichte ausbreitet. Wichtig: die Alfven-Welle ist keine Welle eines Mediums, sondern eine Welle der Magnetfeldlinien selbst, was natürlich dann auf die um die Linien spiralisierenden, geladenen Teilchen zurückwirkt.

Insgs. scheint man sich da noch nicht so ganz einig zu sein, aber generell geht die Forschung geht in diese Richtung.

Jede Menge Orginalliteratur Literaur findet man durch googeln: arxiv corona heating
Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Maclane » 6. Sep 2010, 14:32

tomS hat geschrieben:Ein möglicher Nichtgleichgewichtsprozess wäre, dass hochenergetische Teilchen aus dem Sonneninneren über Magnetfelder ausgekoppelt werden und die Sonnenkorona aufheizen. Wenn entlang der Magnetfeldlinien nur bestimmte Teilchenenergien ausgekoppelt werden, dann darf in diesem Fall auch nicht mehr von einer Temperatur gesprochen werden, d.h.es handelt sich dann um einen Energietransport, aber eben nicht um einen Temperaturtransport (Temperatur ist ein Begriff, der nur im bzw. nahe beim thermischen Gleichgewicht überhaupt gültig ist).
Wie muss man sich das vorstellen? Dass da geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Heliumkerne?) aus der Inneren der Sonne entlang von magnetischen Feldlinien nach außen und dort durch die Korona transportiert werden?

Aber müssten diese hochenergetischen Teilchen dann nicht in erster Linie die Hülle der Sonne aufheizen? Weil dort ist doch das Material viel dichter und damit die Wechselwirkung auch viel stärker als in der Korona, wo das Gas ja relativ dünn verteilt ist.
Geht mir noch nicht so ganz in den Kopf, warum nur die Korona soviel Energie abkriegt, während die Oberfläche vergleichsweise kalt bleibt. :oops:

Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 6. Sep 2010, 14:44

Wenn die Auskopplung aus dem Sonneninneren stattfindet, dann müssten diese Teilchen eingeschlossen in Flussschläuche in die Korona gelangen. Das wäre ein Mechanismus, aber wie du selbst sagst, kann das nicht der einzige sein.

Die Alfven-Wellen scheinen einen anderen Mechanismus nahezulegen, nämlich den, dass die Alfven- oder Plasmawellen selbst den Energietransport übernehmen (zunächst ohne die Beteiligung von Materie). Damit wäre die Energie in diesen Wellen gespeichert; die Wellen werden nach außen hin extrem beschleunigt und wirken dann quasi als Mikrowellenheizung auf die Korona.
Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 6. Sep 2010, 14:58

Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Maclane » 6. Sep 2010, 15:02

Hmhm... okay...

Ich hab mal irgendwo gehört (kann Prof. Lesch gewesen sein, aber weiß ich nicht mehr), dass die Korona deshalb so heiß ist, weil das Gas so dünn ist. Nämlich weil es so dünn verteilt ist, können die Teilchen nicht mit anderen Teilchen stoßen. Ein Teilchen, was einmal eine hohe Energie hat, wird diese nie mehr los.
Aus dem gleichen Grund soll wohl auch das ultradünne Gas, was um die Galaxien herum ist, so extrem heiß sein.

Ist da was dran?

Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 6. Sep 2010, 15:22

Das ist evtl. ein Grund, warum die Abkühlung nicht bzw. nur sehr langsam erfolgt, aber kein Grund für die Aufheizung. Betrachte mal das Gas oberhalb einer heißen Flüssigkeit, das wird auch nicht heißer als die Flüssigkeit selbst.
Gruß
Tom

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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Skeltek » 6. Sep 2010, 21:52

Meinst du jetzt die Teilchen in der Korona haben eine extrem hohe kinetische Energie oder hohe Relativbewegung zueinander?
Unterhalb einer bestimmten Dichte kann man ja nicht mehr von Strömungen oder Wirbelbildung sprechen. Da durchdringen sich Winde ja einfach.
Hab dein Post auf dem Handy jetzt nur grob überfliegen können.

Wie sieht es mit Induktion aus? Ist Jahrzehnte her daß ich mich mit Kreisspannungen und dergleichen sumgeschlagen habe.
Wenn die Temperatur durch 'Spektrallinienverwischungsgrad/muster' ober-, unterhalb oder neben(welches wars denn?) der Sonne ermittelt wurde, ist auch eine Mißinterpretation der Meßergebnisse nicht auszuschließen.
Außerdem ist vielleicht auch gar nicht feststellbar, wie lange im Schnitt ein hochenergetisches Teilchen nach seiner 'Aufheizung' in einem Zustand hoher Relativbewegung bleibt. Vielleicht schwingt der ganze ultradünne Gasbrei auch mit Magnetfeldwirbeln mit und würde sobald der Effekt verschwindet schlagartig auf seine wirkliche Geschwindigkeit abgebremst?
Ein Teilchen im Magnetfeld ist wie ein Fisch im schnell schwingenden Aquarium. Der Fisch nimmt so gesehen keine Energie auf, er schwingt nur mit, ohne daraus kinetische Energie nur für sich selbst gewinnen zu können.

War jetzt grad nur Brainstorming, die meisten Ideen sind beim ewig langen schreiben wieder vergessen worden, aber vielleicht ist ja ne verwertbare Idee dabei. In jedem Fall halt ich hier die Interpretation des Meßverfahrens auch für wichtig.
Gruß, Skel
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Skeltek » 6. Sep 2010, 22:15

tomS hat geschrieben:Das ist evtl. ein Grund, warum die Abkühlung nicht bzw. nur sehr langsam erfolgt, aber kein Grund für die Aufheizung. Betrachte mal das Gas oberhalb einer heißen Flüssigkeit, das wird auch nicht heißer als die Flüssigkeit selbst.
Nicht ganz richtig. Bei einer Impulsverteilung wie bei einer gaußschen Glockenkurve werden bevorzugt die Teilchen aus der Flüssigkeit heraus geschlagen, die mehr Energie bzw Impuls haben als der Rest. Dabei wird aber der größte Teil des Energieüberschußes normalerweise zum Herauslösen aus der Flüssigkeit verbraten. Der restliche Überschuß wird in Höhenenergie umgewandelt. Ist die Dichte hoch genug, bildet sich ein 'Staudruck' aus ähnlich wie in einer SL-Akkretionsscheibe.
In jedem Fall hast du recht, als daß die Temperatur der gestauten Schicht von der Flüssigkeitsoberfläche weg wie auch der Staudruck sinkt. Wo ist die Korona denn am heißesten?
Die Impulse knapp außerhalb der Flüssigkeitsoberfläche sind in der Regel nur in radialer Richtung erhöht und müßten inhorizontaler Richtung denen in der Flüssigkeit entsprechen.
Zuletzt geändert von Skeltek am 6. Sep 2010, 22:32, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von seeker » 6. Sep 2010, 22:30

Zu den Messverfahren bei der Temperaturmessung der Korona (daran habe ich auch gedacht bzw. gezweifelt):

Ich habe herausgefunden, dass es mindestens vier gibt:
1. Ionisationsgleichgewicht bzw. Intensitätsverhältnis zwischen grüner und roter Koronalinie
2. Profile der Koronalinien (thermischer Dopplereffekt)
3. Dichteverteilung der Korona über die hydrostatische Gleichung
4. Streuung von Radiowellen in der Sonnenkorona
http://articles.adsabs.harvard.edu//ful ... 8.000.html

Das dürfte zumindest im angegebenen Größenbereich also schon gesichert sein...

Grüße
seeker
Zuletzt geändert von seeker am 6. Sep 2010, 22:57, insgesamt 2-mal geändert.
Grüße
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von seeker » 6. Sep 2010, 22:52

Skeltek hat geschrieben:Wo ist die Korona denn am heißesten?
Wenn ich Wiki richtig verstehe, dann in einigen 100 km über der Photosphäre.
Wiki schreibt noch dies:
Ob die Aufheizung hauptsächlich durch die Sonnenstrahlung, durch Überschallwellen oder andere Wechselwirkungen mechanischer oder magnetischer Art erfolgt, ist noch Gegenstand von Forschungen und Modellberechnungen. Verschiedene Raumsonden wie SOHO, TRACE, RHESSI und CHANDRA tragen mit ihren Messungen zu diesen Untersuchungen wesentlich bei. Die Wissenschaftler hoffen diese wichtige Frage endgültig mit der geplanten Raumsonde Solar Probe + klären zu können, die die Korona durchfliegen soll wenn sie sich der sichtbaren Sonnenoberfläche bis auf 8,5 Sonnenradien nähert.
http://de.wikipedia.org/wiki/Korona_%28Sonne%29

Noch etwas zu dem, worüber wir da reden:

Die Sonnenkorona ist ein vollständig ionisiertes Plasma, das einen sehr geringen Druck hat.
Da wo es richtig heiß wird ist der Druck sehr viel kleiner als 1mbar.
Wir haben also sehr große mittlere freie Weglängen der beteiligten Teilchen (primär Protonen, Elektronen und einige Heliumkerne) - ich gehe als Anhaltspunkt vom km-Bereich aus.
Das heißt, dass sich die Teilchen nur sehr selten treffen. Das wiederum bedeutet, dass ein Temperaturaustausch über Stöße nur in sehr geringem Umfang stattfinden kann.

Ich frage mich dabei auch, ob wir es mit einem Nichtgleichgewichtsplasma zu tun haben? Ich halte das für wahrscheinlich.
Nichtgleichgewichtsplasma bedeutet hier, dass sich die Elektronentemperatur von der Ionentemperatur deutlich unterscheidet (neutrale Gasteilchen haben wir ja hier nicht und brauchen diesen dann auch keine Temperatur zuordnen).
Wie Tom schon andeutete: Der Begriff "Temperatur" ist bei so einem Gebilde mit Vorsicht zu gebrauchen. Er unterscheidet sich deutlich von unserem alltäglichen Temperaturbegriff.
Man könnte z.B. seine Hand in so ein Plasma halten, ohne sich zu verbrennen (wie man sich in einem heißen Dampf verbrennen würde) - na ja, ich würde es trotzdem nicht tun... Worauf ich hinaus will: Es gibt nur sehr wenig Energietransport über gewöhnliche Wärmeleitung, weil das Zeug dafür viel zu dünn ist.

Viele Grüße
seeker
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Skeltek » 7. Sep 2010, 08:13

Ich würde statt der Thermal- und Druckbetrachtung eher die Impulse aller beteiligten Teilchen ansehen.
Die Staudruck-Verteilung über der Atmosphäre müsste die gleiche sein wie bei höherem Druck, auch ohne Kollisionen. Die Impulsüberschüsse der Teilchen, die aus der Oberfläche ausbrechen, sind grob für die Dichteverteilung nach oben hin verantwortlich. Das heißt die Teilchen erreichen ohne weitere Energiezufuhr ca die gleiche Höhe bevor sie herabfallen, mit mehr Druck wäre Lageenergie und Höhenenergie auf derselben Höhe genau gleich wie Betrachtung ohne Druck(Glaube ich jedenfalls).

Was für uns interessant ist, wäre der durchschnittliche Impuls eines Teilchens(Kerns?) in radialer und horizontaler Richtung. Diese gleichen sich erst bei höherem Druck einander an. Ohne nennenswerte Kollisionen kann man nicht von einer Temperatur sprechen, da sich die Geschwindigkeiten der Teilchen radial und horizontal vielleicht anders ausprägen. Ich würde sagen der Staudruck ist ausreichend, um Teilchen längere Zeit auf ca selber Höhe zu halten bzw ihre Höhe im Schnitt immer leicht anzuheben(Von unten kommt ja ständig was nach).

Hat man obiges berücksichtigt, müsste man nur noch herauskriegen, welche Effekte die Teilchen auf diese enormen horizontalen Relativgeschwindigkeiten bringen kann. Denke mal die gaußsche Kurve, die die Geschwindigkeitswahrscheinlichkeiten der Kerne angibt ist in horizontaler Richtung einfach nur viel flacher, da Elektronenbeschuß(vermutlich eher Wärmestrahlung?) die Teilchen in horizontaler Richtung zufällig beschleunigt oder abbremst.
Gerade knapp über der Sonnenoberfläche ist allerdings die Dichte so hoch, dass die Kerne zu oft mit sich selbst kolidieren und so eine flache Impulsverteilung nicht möglich ist. Knapp über der Sonne sorgt bereits die Dichte dafür, dass die Kerne alle fast dieselbe Geschwindigkeit haben.
Höherenergetische Kerne haben hier eine viel zu kurze Wegstrecke, um schnell zu bleiben. Das heißt hier haben Kerne alle geringen ca gleichen Impuls.

Das ist wie mit heißer und kalter Luft. Mischt man beide, kollidieren die schnellen so oft mit den langsamen, dass irgendwann alle ca denselben Impuls haben. In der höheren Sonnenatmosphäre allerdings, ist die Zahl der Kernkollisionen so gering im Vergleich zum aufheizenden Effekt, daß es dort einfach sehr viele impulsarme als auch impulsreiche Kerne gibt.

Alles natürlich Spekulation meinerseits.

Gruß, Skel
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 7. Sep 2010, 08:23

Ich denke, die Ideen sind gut, nur dass sie eben alle (wenn man sie streng anwendet) auf thermodynamischen Überlegungen für dünne Plasmen beruhen, und damit sicher bereits betrachtet, durchgerechnet und wohl ausgeschlossen wurden. Transportvorgänge nahe dem thermischen Gleichgewicht könnenn nicht gegen die Thermodynamik verstoßen und daher keinen (stabilen !) Temperaturgradienten ausbilden.
Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Maclane » 7. Sep 2010, 09:04

Eine Sache, die ich noch gar nicht gelesen habe ist die, dass wenn hochenergetische Teilchen (die wohl aus dem Sonneninneren stammen) sich entlang von Magnetfeldlinien bewegen, Röntgenstrahlung abgeben müssten. Zumindest gehe ich mal davon aus, dass bei 2 Millionen Grad Röntgenstrahlung emittiert wird.
Und diese könnte doch vom Korona-Plasma absorbiert werden - nicht viel, aber durch die geringe Abkühlungsmöglichkeit würde sich über die Jahrmillionen ein Temperaturgleichgewicht zwischen der Korona und dem Ursprung der Teilchen herstellen. Oder?

Damit hätten wir doch einen Energietransport vom Sonneninneren (mindestens 2 Mio Grad) zur Korona - natürlich nur unter der Voraussetzung, dass die Teilchen es tatsächlich bis zur Korona schaffen (was ich mir allerdings noch nicht so richtig vorstellen kann, wo doch schon Photonen hunderttausende von Jahren bis zur Oberfläche brauchen).

Könnte da was dran sein?

Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 7. Sep 2010, 11:27

Meinst du Röntenstrahlung aufgrund der Krümmung der Bahnen entlang der / um die Magnetfeldlinien?
Dazu benötigt man grob die Energie der Teilchen und die Stärke des Magnetfeldes, dann kann man (ich :-) das ausrechnen - hoffe ich.

Nur: die Krümmung der Teilchenbahnen dürfe groß sein, die Strahlung (Synchrotronstrahlung) ist eigentlich nur bei leichten Teilchen (=> Elektronen) relevant.
Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Maclane » 7. Sep 2010, 15:41

Genau diese Strahlung mein ich. :)
Wie die Magnetfeldlinien der Sonne genau aussehen, kann ich auch nicht sagen. Ich könnte mir aber vorstellen, dass das Magnetfeld schon ein bisschen verdrillt ist. Außerdem wird das Magnetfeld nicht so schön ruhig und gleichmäßig sein, wie z.B. das der Erde. Die Protuberanzen zeugen doch davon, wie sich das Magnetfeld lokal ständig verändert.

Aber wenn man ein gleichmäßiges Magnetfeld zugrunde legen würde, dann wär's wohl so, dass die Strahlung "am Polarkreis" größer wär als z.B. am Äquator, weil die Krümmung da ja auch am stärksten ist.

Dass die Krümmungsstrahlung nur bei Elektronen relevant ist, hab ich auch grad erst durch Dich erfahren (und eben nochmal bei Wikipedia nachgelesen, warum). Wieder was gelernt, Danke. :)

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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 8. Sep 2010, 07:42

Ich gebe dir recht, dass die Feldlinien sicher verdrillt sein werden. Ohne eine Skala zu kennen, kann man da schlecht was sagen. Aber für die Teilchen gilt doch i.A. thermisches Gleichgewicht, d.h. ca. 5000 - 6000 K. Damit liegen auch die Energien fest.

Eine Anmerkung: der Fluss der Röntgenstrahlung müsste extrem hoch (also irgendwie gebündelt) sein, damit die Heizwirkung der Strahlung größer sein kann, als die Heizwirkung der Teilchen selbst; mehr als ihre Gesamtenergie können sie ja nicht abgeben.
Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Maclane » 8. Sep 2010, 14:32

tomS hat geschrieben:Ich gebe dir recht, dass die Feldlinien sicher verdrillt sein werden. Ohne eine Skala zu kennen, kann man da schlecht was sagen. Aber für die Teilchen gilt doch i.A. thermisches Gleichgewicht, d.h. ca. 5000 - 6000 K. Damit liegen auch die Energien fest.
Da hab ich jetzt lange gegrübelt, warum du auf 5000 - 6000 K kommst. War nicht die Rede von "hochenergetischen Teilchen, die aus dem Sonneninneren kommen"?
tomS hat geschrieben:Eine Anmerkung: der Fluss der Röntgenstrahlung müsste extrem hoch (also irgendwie gebündelt) sein, damit die Heizwirkung der Strahlung größer sein kann, als die Heizwirkung der Teilchen selbst; mehr als ihre Gesamtenergie können sie ja nicht abgeben.
Ist denn Synchrotronstrahlung nicht immer irgendwie gebündelt (in Flugrichtung zum Zeitpunkt der Emission)?

Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 8. Sep 2010, 15:28

Das mit den hochenergetischen Teilchen aus dem Sonneninneren ist glaube ich eine blöde Idee; für einige Mio Greid reicht es wohl nicht, oder? Eine Bündelung der Synchrotronstrahlung liegt natürlich vor, aber an einem Synchrotron reden wir eben von ultrarelativistischen Teilchen, auf der Sonne dagegen sicher nicht.

Ich denke, das sind alles Argumente, die sich andere Leute auch schon überlegt haben, und die eben wieder verworfen wurden.
Gruß
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Skeltek » 8. Sep 2010, 17:51

Hmm, müssen Teilchen denn unbedingt kollidieren, um Wärme auszutauschen? Irgendwie erinnert mich die abnehmende Dichte an einen Lupeneffekt = /
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 9. Sep 2010, 08:02

Ohne Kollision kann es zunächst mal keinen direkten Energieübertrag, kein thermisches Gleichgewicht und damit auch keinen Temperaturbegriff geben. Ein Loch in dieser Argumentation sind indirekte Prozesse zum Energieübertrag, z.B. durch elektromagnetische Wellen.

Hier zunächst mal eine Zusammenfassung der Situation aus einer von vielen Quellen im Internet:

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik verbietet eine mit der Zeit anwachsende Temperaturdifferenz, d.h. einen Netto-Energieübertrag von einem kühleren an ein bereits heißeres Energiereservoir:
Wikipedia hat geschrieben: Coronal heating problem
The coronal heating problem in solar physics relates to the question of why the temperature of the Sun's corona is millions of kelvin higher than that of the surface. The high temperatures require energy to be carried from the solar interior to the corona by non-thermal processes, because the second law of thermodynamics prevents heat from flowing directly from the solar photosphere, or surface, at about 5800 K, to the much hotter corona at about 1 to 3 MK (parts of the corona can even reach 10 MK).

...

An analogy of this would be a light bulb heating the air surrounding it hotter than its glass surface. The second law of thermodynamics would be broken.
Viele Plasmaprozesse (sicher mehr, als wir hier bereits diskutiert haben) wurden betrachtet und können letztlich den Temperaturgradient nicht erklären:
Many coronal heating theories have been proposed, but two theories have remained as the most likely candidates, wave heating and magnetic reconnection (or nanoflares). Through most of the past 50 years, neither theory has been able to account for the extreme coronal temperatures. Most solar physicists now believe that some combination of the two theories can probably explain coronal heating, although the details are not yet complete.
Die englische Wikipedia stellt dann diese beiden Prozesse näher vor
Wave heating theory
The wave heating theory, proposed in 1949 by Evry Schatzman, proposes that waves carry energy from the solar interior to the solar chromosphere and corona. The Sun is made of plasma rather than ordinary gas, so it supports several types of waves analogous to sound waves in air. The most important types of wave are magneto-acoustic waves and Alfvén waves.[4] Magneto-acoustic waves are sound waves that have been modified by the presence of a magnetic field, and Alfvén waves are similar to ULF radio waves that have been modified by interaction with matter in the plasma. Both types of waves can be launched by the turbulence of granulation and super granulation at the solar photosphere, and both types of waves can carry energy for some distance through the solar atmosphere before turning into shock waves that dissipate their energy as heat.

One problem with wave heating is delivery of the heat to the appropriate place. Magneto-acoustic waves cannot carry sufficient energy upward through the chromosphere to the corona, both because of the low pressure present in the chromosphere and because they tend to be reflected back to the photosphere. Alfvén waves can carry enough energy, but do not dissipate that energy rapidly enough once they enter the corona. Waves in plasmas are notoriously difficult to understand and describe analytically, but computer simulations, carried out by Thomas Bogdan and colleagues in 2003, seem to show that Alfvén waves can transmute into other wave modes at the base of the corona, providing a pathway that can carry large amounts of energy from the photosphere into the corona and then dissipate it as heat.

Another problem with wave heating has been the complete absence, until the late 1990s, of any direct evidence of waves propagating through the solar corona. The first direct observation of waves propagating into and through the solar corona was made in 1997 with the SOHO space-borne solar observatory, the first platform capable of observing the Sun in the extreme ultraviolet for long periods of time with stable photometry. Those were magneto-acoustic waves with a frequency of about 1 millihertz (mHz, corresponding to a 1,000 second wave period), that carry only about 10% of the energy required to heat the corona. Many observations exist of localized wave phenomena, such as Alfvén waves launched by solar flares, but those events are transient and cannot explain the uniform coronal heat.

It is not yet known exactly how much wave energy is available to heat the corona. Results published in 2004 using data from the TRACE spacecraft seem to indicate that there are waves in the solar atmosphere at frequencies as high as 100 mHz (10 second period). Measurements of the temperature of different ions in the solar wind with the UVCS instrument aboard SOHO give strong indirect evidence that there are waves at frequencies as high as 200 Hz, well into the range of human hearing. These waves are very difficult to detect under normal circumstances, but evidence collected during solar eclipses by teams from Williams College suggest the presences of such waves in the 1–10 Hz range.
Magnetic reconnection theory
The magnetic reconnection theory relies on the solar magnetic field to induce electric currents in the solar corona. The currents then collapse suddenly, releasing energy as heat and wave energy in the corona. This process is called "reconnection" because of the peculiar way that magnetic fields behave in a plasma (or any electrically conductive fluid such as mercury or seawater). In a plasma, magnetic field lines are normally tied to individual pieces of matter, so that the topology of the magnetic field remains the same: if a particular north and south magnetic pole are connected by a single field line, then even if the plasma is stirred or if the magnets are moved around, that field line will continue to connect those particular poles. The connection is maintained by electric currents that are induced in the plasma. Under certain conditions, the electric currents can collapse, allowing the magnetic field to "reconnect" to other magnetic poles and release heat and wave energy in the process.

Magnetic reconnection is hypothesized to be the mechanism behind solar flares, the largest explosions in our solar system. Furthermore, the surface of Sun is covered with millions of small magnetized regions 50–1,000 km across. These small magnetic poles are buffeted and churned by the constant granulation. The magnetic field in the solar corona must undergo nearly constant reconnection to match the motion of this "magnetic carpet", so the energy released by the reconnection is a natural candidate for the coronal heat, perhaps as a series of "microflares" that individually provide very little energy but together account for the required energy.

The idea that micro flares might heat the corona was put forward by Eugene Parker in the 1980s but is still controversial. In particular, ultraviolet telescopes such as TRACE and SOHO/EIT can observe individual micro-flares as small brightenings in extreme ultraviolet light, but there seem to be too few of these small events to account for the energy released into the corona. The additional energy not accounted for could be made up by wave energy, or by gradual magnetic reconnection that releases energy more smoothly than micro-flares and therefore doesn't appear well in the TRACE data. Variations on the micro-flare hypothesis use other mechanisms to stress the magnetic field or to release the energy, and are a subject of active research in 2005 .
Gruß
Tom

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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von gravi » 9. Sep 2010, 19:09

Einen weiteren interessanten Link zu dieser Problematik kann ich empfehlen:

http://sciencev1.orf.at/science/news/93125

Gruß
gravi
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von Skeltek » 10. Sep 2010, 11:26

Okay, kurz vorm zu Bett gehen sauge ich mir noch etwas kurzes aus den Fingern.

In der Sonne herscht ein großer Druck, der die Elektronen-Protonen Balance von Innen nach Außen stört. Durch geringste Druckänderungen werden Elektronen in die äußere Sonnenregion gepresst, bis sich Spannung und Druck die Wage halten. Diese Spannungsaufbauten sind recht klein, so wie der Druck beim Wetter. Dadurch entstehen eine Art elektrische Stürme radial zum Sonnenkern, indem Massen an Elektronen in Bewegung gesetzt werden. Dadurch entstehen elektromagnetische Wirbel im Sonneninneren(da die Magnetfeldlinien nicht zu lang werden möchten), die sich dann nach außen fortsetzen.

Die Teilchen in der Korona werden dann durch Interferenz verschiedener elektrischer/magnetischer Wirbelfelder angeregt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit und Richtung der Wirbel ist zum Teil verschieden gerichtet. Phasengeschwindigkeit und Gruppengeschwindigkeit von den Feldern/Wellenfronten und deren Interferenzmustern sind verschieden. Beschleunigt werden die Teilchen durch die Interferenzamplituden(wie auf einem Surfbrett, auf den Surfer kommen von links hinten und rechts hinten jeweils eine riesige überlagernde Welle zu) und erreichen kurzfristig(!) extreme Geschwindigkeiten, bevor sie vom Wellental wieder in die entgegengesetzte Richtung gerissen werden.
Ach, die Hälfte hab ich ja wieder vergessen... hab paar Tage net gepennt.

Schönen Gruß, Skel

ps: Dazu fällt mir noch was ein: Hypotetische Bildung geladener schwarzer Löcher... Protonen können bei gleicher Ladung eine viel höhere Gravitation verursachen. Massiver Elektronenüberschuss jedoch würde das meiste der Elektronen sofort abstrahlen. Ist aber anderes Thema.
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  • Widersprüchlich - Dieser Satz ist falsch.

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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 18. Feb 2011, 07:38

Hier ein kurzer Artikel zu dem Thema: http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=13636
Gruß
Tom

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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von gravi » 22. Feb 2011, 18:56

In der aktuellen Spektrum- Ausgabe (März/11) findet sich ein kurzer Artikel hierzu.
Demnach konnte man jetzt eindeutig nachweisen, dass kurze, schnelle Plasmajets von bis zu mehreren Millionen Grad in die Korona schießen und diese dabei aufheizen.

Gruß
gravi
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Re: Temperatur und Heizmechanismus der Sonnekorona

Beitrag von tomS » 22. Feb 2011, 20:10

Ein Auszug aus dem Artikel ist online verfügbar: http://www.spektrum.de/artikel/1061761
Gruß
Tom

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