Forschung

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Messungen der Zusammensetzung des Sonnenwindes sind aus drei Gründen wichtig:

  1. Bei der Entstehung des Sonnensystems vor ca. 4,6 Milliarden Jahren hat sich die Sonne aus demselben präsolaren Nebel gebildet, wie die Planeten, Monde, Kometen und Asteroiden. Planetologische Untersuchungen verwenden die Zusammensetzung der Sonne als Referenz für Veränderungen bei der Bildung der anderen Himmelskörper. Der Sonnenwind liefert die bestmögliche Probe solaren Materials.
  2. Änderungen in der Zusammensetzung des Sonnenwindes werden in der Chromosphäre und Korona bestimmt. Sie bleiben im interplanetaren Medium eingefroren und können somit als „Tracer“ für den Ursprung des interplanetaren Plasmas verwendet werden.
  3. Unterschiede zwischen der Zusammensetzung des Sonnenwindes und optisch bestimmten photosphärischen oder u. U. meteoritischen Elementhäufigkeiten können benützt werden, um die komplexen plasmaphysikalischen Prozesse in der solaren Atmosphäre zu untersuchen.

Suprathermale Teilchen

Messungen suprathermaler Teilchen, von Teilchen also, die im Energiebereich oberhalb der thermischen Verteilung des Sonnenwindes liegen, sind wichtig, weil diese Partikel als Quellpopulation für die weitere Beschleunigung zu noch höheren Energien dienen. Die Kenntnis ihrer Zusammensetzung erlaubt es, die Beschleunigungsprozesse zu studieren, die Bestimmung ihrer Geschwindigkeits- oder Energieverteilungsfunktionen erlauben Rückschlüsse über Wellen-Teilchen Wechselwirkung, welche in diesen Prozessen eine wichtige Rolle spielen. Dabei sind vorallem Veränderungen der Zusammensetzung (als Häufigkeitsverhältnisse) in Abhängigkeit der Energie von Interesse, weil dadurch der Einfluss instrumenteller Unsicherheiten minimiert werden kann.

Energierreiche Teilchen

Energiereiche Teilchen werden in der Heliosphäre trotz ihrer hohen Energie durch verschiedene Prozesse beeinflußt. Die durch die Sonne maßgeblich beeinflußte großräumige Skala der Heliosphäre wirkt sich auf die Intensität der galaktischen kosmischen Strahlung bei der Erde und anderen Planeten aus, auf kleineren Skalen beeinflussen langlebige sogenannte korotierende Wechselwirkungsregionen (corotating interaction regions, CIRs) und koronale Massenauswürfe (coronal mass ejections, CMEs) den Fluß energetischer Teilchen.

Kosmische Strahlung

Die Intensität der galaktischen kosmischen Strahlung (GCR) ist etwa antikorreliert mit der mittleren Anzahl Sonnenflecken, einem Maß für die Aktivität der Sonne. Diese sog. Modulation der galaktischen kosmischen Strahlung wird oft durch einfache phänomenologische Ansätze modelliert, insbesondere durch Diffusion der GCR durch die Heliosphäre mit einem allenfalls ortsabhängigen Diffusionstensor. Andere Modelle enthalten Driftmechanismen, welche die Intensität der verschiedenen Teilchenspezies zu beeinflussen vermögen.