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Kosmische Strahlung
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Kosmische Strahlung
Der «Van-Allen-Gürtel»
Arktis Polarlicht - Aurora Borealis
Antarktis Aurora Australis
Kosmische Strahlung Berichte
ETHZ Der kosmischen Strahlung auf der Spur 2011
TUD Beobachtung kosmischer Strahlung 2011
GFZ Der perfekte Sonnensturm 2016
GFZ Sonnenwinde bringen mehr Energie zur Erde als gedacht 2016
GFZ Strahlungsgürtel: Wie verschwinden rasend schnelle Elektronen? 2017
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Sonne - Fixstern im Zentrum unseres Sonnensystems
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Kosmische Strahlung

Kosmische Strahlen

Die energiereichsten kosmischen Strahlen sind gefährlich wegen ihrer ionisierenden Wirkung.

Das Erdmagnetfeld und die Atmosphäre schützen das Leben auf der Erde vor dem schädlichen Einfluss der kosmischen Strahlung. Die aufgeladenen Teilchen der kosmischen Strahlung werden vom Magnetfeld abgelenkt und treffen meist erst gar nicht direkt auf die Atmosphäre.

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Der «Van-Allen-Gürtel»

Der «Van-Allen-Gürtel» umgibt die Erde in Form von zwei Ringen, welche hoch energetische Teilchen aus dem Weltall "einfangen". Einige Teilchen werden im «Van-Allen-Gürtel» abgefangen. In diesem Gürtel werden der Sonnenwind und die geladenen Teilchen vom Magnetfeld zum Nord- bzw. Südpol hin abgelenkt. Sonnenwinde sind ein permanenter, von der Sonneausgehender Strom geladener Teilchen - hauptsächlich aus ionisiertem Wasserstoff.
Van-Allen-Gürtel
Der Van-Allen-Gürtel besteht aus zwei nahezu rotationssymmetrischen Zonen mit ionisierter Strahlung von hoher Intensitätauf beiden Seiten der Erde in 700 bis 60'000 km Höhe über der magnetischen Äquatorebene. In diesen Zonen werden energiereiche, geladene Teilchen wie Elektronen oder Protonen vom Erdmagnetfeld eingefangen. James A. Van-Allen hat die beiden wulstförmigen Ringe 1958 entdeckt.

In der oberen Atmosphäre regen die geladenen Teilchen die Atome in der Atmosphäre an. Die Teilchen werden hier beruhigt und senden dabei Licht aus, welches wir als in der Arktis als Aurora Borealis (Nordlicht) und in der Antarktis als Aurora Australis (Südlicht) von Auge wahrnehmen können.

Der Jupiter ist von Strahlungsgürteln umgeben, welche mit dem Van-Allen-Gürtel der Erde vergleichbar sind. Die Strahlungsfelder beim Jupiter sind allerdings wesentlich stärker und tödlicher.


Informationen über den Planeten Jupiter
Magnetismus
Kosmische Strahlung Van-Allen-Gürtel
Der perfekte Sonnensturm

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Arktis: Polarlicht - Aurora Borealis

Nordlichter entstehen, wenn geladene Teilchen (Protonen, Elektronen) der Sonne - der sogenannte Sonnenwind - vom Erdmagnetfeld eingefangen werden und zu den magnetischen Polen gelenkt werden. Dort kollidieren sie in hundert oder (viel) mehr Kilometern Höhe mit den äussersten Schichten der Erdatmosphäre. Durch die Kollisionen werden die Atome zum Leuchten angeregt, genau so wie in einer Leuchtstoffröhre ("Neonröhre").

Bei Ausbrüchen auf der Sonne werden mehr Teilchen als gewöhnlich mit höherer Geschwindigkeit in den Weltraum geschleudert. Trifft ein solche Sturmfront im Sonnenwind die Erde, so nehmen die Nordlichter an Intensität zu und sie kommen auch in Mitteleuropa vor. Neben der Leuchterscheinung des Nordlichts verursacht ein solcher geomagnetischer Sturm auch Störungen im Funk und kann ungewollte Spannungsschwankungen im Stromnetz verursachen.

Die Entstehung von Polarlichtern hängt mit der Sonnenaktivität zusammen, die Stärke und Richtung des Sonnenwindes bestimmt. Auslöser dieser Partikelstürme sind gewaltige Eruptionen, die riesige Wolken aus elektrisch geladener Materie in den Weltraum schleudern. Die Sonne besteht zum grössten Teil aus Wasserstoff, der durch Kernfusion zu Helium verschmolzen wird. Geladene Teilchen erzeugen gewaltige Magnetfelder, die als kleine Magnetfeld-Schleifen aus der Sonnenoberfläche ragen. Wenn zwei dieser Schleifen zusammentreffen, kommt es zu Ausbrüchen, die heftig genug sein können, dass die Materie sogar die Anziehungskraft der Sonne überwindet.

Auch grössere Turbulenzen auf der Sonnenoberfläche, die durch die ungleichmässige Rotation der Sonne entstehen, tragen zu Eruptionen bei. Als Gasball rotiert sie nicht als eine einzige Kugel, sondern dreht sich entlang ihres Äquators schneller als an ihren Polen: das Magnetfeld der Sonne wird durcheinandergewirbelt und kollabiert irgendwann. Im Durchschnitt schleudert die Sonne ein- bis zweimal pro Tag dichte Materiewolken in den Weltraum hinaus. Die Wolke besteht aus Plasma, extrem energiereichen geladenen Teilchen, die von einem Magnetfeld zusammengehalten werden.
Sonnenstürme rasen mit einer Geschwindigkeit von eineinhalb Million Kilometern pro Stunde durch das All und treffen nach etwa zwei Tagen auf das Magnetfeld der Erde, das den Planeten vor der kosmischen Strahlung schützt.
Doch die Kraft des Sonnenwindes drückt das Magnetfeld der Erde zusammen und erzeugt auf der Nachtseite einen langen Schweif. Da das Magnetfeld der Erde an den Polen am schwächsten ist, dringen die geladenen Teilchen von der Sonne hier besonders tief in die Atmosphäre ein. Die energiereichen Partikel treffen auf Moleküle in der Erdatmosphäre und bringen die verschiedenen Bestandteile der Luft zum Leuchten: ein Polarlicht ist entstanden.

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Antarktis: Aurora Australis

Über der antarktischen Forschungsstation Concordia glüht eine Aurora Australis (Südlicht) in grünen Farben. Dem von der ESA unterstützten Wissenschaftler Alexander Kumar und seinem Kollegen Erick Bondoux gelang diese Aufnahme am 18. Juli 2012 in etwa 1 km Entfernung von der Station, die sich auf 75° südlicher Breite in der Antarktis befindet.

Auf der französisch-italienischen Station wird Forschung in den Bereichen Glaziologie, Humanbiologie und Erdatmosphäre betrieben. Die ESA nutzt die Station ausserdem zur langfristigen Vorbereitung von Langzeitmissionen jenseits der Erde.

Im Winter liegt Concordia in beinahe totaler Dunkelheit - bei einer Durchschnittstemperatur von -51° C und Tiefsttemperaturen von -85° C.

Die Station ist ein idealer Ort, um den Einfluss von Isolation auf kleine, multikulturelle Gruppen in extremer und lebensfeindlicher Umgebung zu beobachten.

Polarlichter treten regelmässig über den Nord- und Südpolregionen unseres Planeten auf. In den bewohnten Gebieten der Erde sind sie eher selten zu sehen. In Zeiten grösserer Sonnenaktivität, wie in diesem Jahr, kann das Phänomen jedoch auch in bewohnten Regionen beobachtet werden: Erst kürzlich, am 14. Juli 2012, konnten Polarlichter sogar in Duluth, Minnesota, USA, etwa auf der geografischen Höhe Münchens, beobachtet werden.

Quelle: Text ESA Juli 2012
Zyklen der Sonnenmagnetfelder
Magnetismus Elementarmagnete

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Norden - Arktis Polarlicht - Aurora Borealis
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