Die SOHO Mission

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Abbildung 1: Ein Poster, dass die SOHO-Mission illustriert.

Solar & Heliospheric Observatory (SOHO)

SOHO ist eine Wissenschafts-Mission in Kooperation von ESA und NASA. Die Raumsonde wurde von Matra in Toulouse, Frankreich gebaut. Der Start war am 02. 10. 1995 im Kennedy Space Center, Florida mit einer AtlasII/AS-Raketenkombination zum Transfer zum Librationspunkt L1 zwischen Sonne und Erde (Abstand von der Erde ca. 1.5 Mio km), an dem sich die Fliehkraft der Umlaufbahn und die Anziehung von Sonne und Erde gerade aufheben.

Seit Mai 1996 untersucht SOHO den Sonnenkörper einschließlich des Sonneninneren mit Optischen Instrumenten (Helioseismologie), beobachtet die Sonnenatmosphäre im sichtbaren und extremen UV Licht mit optischen Instrumenten und In-Situ-Messungen des interplanetaren Plasmas suprathermischer und energiereicher geladener Teilchen am Ort von SOHO in der Nähe der Erdbahn. Wichtigstes Ziel der Mission ist die korrelierte Auswertung aller Informationen der insgesamt 10 Experimente, um möglichst viel Informationen über das „Sonnenwetter“, den Zustand der Sonnenatmosphäre, zu dem Zeitpunkt verfügbar zu haben, zu dem Pakete des Sonnenwindes oder energiereicher Teilchen auf der Sonne so beschleunigt worden sind, dass sie die Sonne verlassen und bei der Erdbahn ankommen.

Mittlerweile wurde die Mission mehrfach verlängert und hat am 02.12.2015 ihren 20. Geburtstag gefeiert.

Die wissenschaftlichen Ziele und Ergebnisse von SOHO

Sonnen-Körper: Struktur und Dynamik?
Die Sonne ist das Zentralgestirn unseres Planetensystems. Von ihr ist jegliches Leben auf der Erde abhängig. Sie hat an ihrer Oberfläche, der sichtbaren Sonnenscheibe, eine Temperatur von ca. 6400 K, die die wesentlichen Anteile der sichtbaren und der Wärmestrahlung der Sonne bestimmt. Mit optischen Methoden lassen sich Schwingungen der Sonnenoberfläche in einem großen Frequenzbereich extrem langsamer Periode (Minuten bis zu Hunderten von Tagen) beobachten, die auf Oszillationen des Sonnenkörpers zurückzuführen sind. Wie bei seismischen Untersuchungen der Erde lassen sich daraus Rückschlüsse über das Sonneninnere ziehen, die es den Wissenschaftlern gestatten, in die Sonne hinein zu „sehen“ und ihren inneren Aufbau zu erforschen.

Korona: Warum existiert sie und wie wird sie aufgeheizt?
Die Atmosphäre der Sonne ist wesentlich höher und komplexer als die der Erde. Von besonderem Interesse ist die äußerste Atmosphärenschicht, die Korona, die bei Sonnenfinsternissen schwach leuchtend mit ihren oft ausgefransten Strukturen sichtbar wird. Das besondere an der Korona ist ihre Temperatur, die mehrere Millionen K erreichen kann. Lange Zeit war es eines der größten Rätsel unseres Sonnensystems, wie die Aufheizung auf so hohe Temperaturen erfolgen kann, wenn die Sonnenoberfläche nur 6400 K heiß ist. SOHO hat wesentliche Messungen zur Lösung dieses Problems beigetragen.

Sonnenwind und energetische Teilchen: Beschleunigung wo und wie?
Aus ihrer Atmosphäre werden in jeder Sekunde eine Millionen Tonnen heißes Plasma (ionisiertes Wasserstoff- und Heliumgas) mit Geschwindigkeiten von 300 – 800 km/s in den interplanetaren Raum hinausgeschleudert. Dieser Plasmastrom wird als Sonnenwind bezeichnet. Mit ihm werden auch Magnetfeldlinien der Sonne hinausgetragen. Da die Sonne mit einer Periode von 27 Tagen rotiert, bilden die Magnetfeldlinien im interplanetaren Raum Archimedes-Spiralen. Energiereiche Teilchen bewegen sich an den Magnetfeldlinien entlang. Magnetfeldlinien sind deshalb das wichtigste Strukturelement der Heliosphere. Man kann sie als die langen Arme der Sonne auffassen, mit denen sie ihre Herrschaft bis hinaus zu mindestens 130 Milliarden km Entfernung ausübt. Die Sonne ist örtlich und zeitlich extrem variabel. Sonnenflecken, koronale Löcher und der 11-Jahresgang der Sonnenaktivität, der eigentlich 22 Jahre dauert, sind die bekanntesten variablen Erscheinungen der Sonnen, die sie auch der Heliosphäre einprägt.

Die Kieler Beiträge

Messung suprathermische und energiereicher Teilchen zur Erforschung von:

  • Energie-Freisetzung und Beschleunigung in solarer Atmosphäre
  • Proben von solarem atmosphärischem Material
  • Ausbreitung, Beschleunigung und Modulation im Interplanetaren Medium

Experimente

COSTEP: Teilchensensoren aus Halbleiterdetektoren, Szintillatoren und Magneten bestehend aus den Instrumenten LION und EPHIN
CELIAS: Messsystem zur Bestimmung von Ladungs-, Element– und Isotopen-Zusammensetzung von suprathermischen Teilchen und Plasma.