Bestimmung solarer, koronaler und heliosphärischer Eigenschaften durch in-situ Messungen

• Antragsteller: Professor Dr. Robert F. Wimmer-Schweingruber
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5436513

• Erstellungsjahr: 2010

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Sonne emittiert ständig einen sogenannten Sonnenwind. Dieser liefert uns eine Probe von Sonnenmaterial und von Prozessen in der Korona. In ihm “eingefroren” wird das Magnetfeld der Sonne mitgerissen und gibt dem interplanetaren Raum, der Heliosphäre, eine magnetische Struktur. Die Häufigkeit des schweren aber seltenen Kohlenstoffisotops 13 C im Sonnenwind konnte erstmals bestimmt werden. Es stimmt innerhalb der Fehlergrenzen mit dem Wert überein, der in Meteoriten gemessen wird. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Entstehung des Sonnensystems. Die dramatischen koronalen Massenausbrüche auf der Sonne lassen sich nicht in ein Schema passen, jedenalls nicht, wenn man deren Elementzusammensetzung oder die Ladungszustände von der mit ihnen weggetragenen Sonnenwindionen zu Rate zieht. Deren Zusammensetzung ist räumlich und zeitlich inhomogen, es konnte kein ordnendes System gefunden werden. Dank eines neuen, ausgeklügelten Auswerte- und Analyseverfahrens kommen wir komplizierten plasmaphysikalischen Prozessen im Sonnenwind auf die Spur. Wir konnten zeigen, dass nicht alle Ionen eines Sonnenwindions mit derselben Geschwindgkeit fließen, sondern dass sich ein dem interplanetaren Magnetfeld entlang gerichteter Strahl bildet. Dieser hat eine Geschwindigkeit, die mit dem Magnetfeld zusammenhängt. Wir waren überrascht davon, wie schlecht koronale Massenausbrüche charakterisiert werden können. Das “Nicht-Resultat” ist zwar einerseits frustrierend, andererseits deutet es darauf hin, dass wir wesentliche Aspekte des Entstehens con CMEs noch nicht verstanden haben. Eine positive Überraschung haben wir mit der Qualität des neuen Auswerteverfahrens und der damit möglichen hohen Zeitauflösung erlebt. Dass wir das schon früher beobachtete “differentielle Strömen” zwischen schweren Sonnenwindionen und Protonen nun so klar beobachten können hatten wir nicht erwartet. Die neue Methode eröffnet uns in vielfacher Hinsicht eine “Goldgrube” für die Erforschung des Sonnenwindes.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2004). Solar and solar-wind isotopic compositions. Earth and Planetary Science Letters, Volume 222, Issue 3-4, p. 697-712
  Wiens, Roger C.; Bochsler, Peter; Burnett, Donald S.; Wimmer-Schweingruber, Robert F.
  
• (2006). Coronal Mass Ejections. Space Science Reviews, Volume 123, Issue 1-3, pp. 471-480
  Wimmer-Schweingruber, R. F.
  
• (2006). Understanding Interplanetary Coronal Mass Ejection Signatures. Report of Working Group B. Space Science Reviews, Volume 123, Issue 1-3, pp. 177-216
  Wimmer-Schweingruber, R. F.; Crooker, N. U.; Balogh, A.; Bothmer, V.; Forsyth, R. J.; Gazis, P.; Gosling, J. T.; Horbury, T.; Kilchenmann, A.; Richardson, I. G.; Richardson, J. D.; Riley, P.; Rodriguez, L.; von Steiger, R.; Wurz, P.; Zurbuchen, T. H.
  
• (2008). Velocity Distribution Functions of Heavy Ions in the Solar Wind at 1 AU. PhD thesis, University of Kiel, 2008
  Berger, L.
  
• (2009). An improved effciency model for ACE/SWICS - Determination of the carbon isotopic ratio 13C/12C in the solar wind from ACE/SWICS measurements. PhD thesis, University of Kiel, 2009
  Koeten, M.
  
• (2009). Elemental and charge-state composition inside Magnetic Clouds determined with ACE/SWICS. PhD thesis, University of Kiel, 2009
  Rodde, R.