Quelle: ESA / Science & Exploration / Space Science / SOHO, 2. Dezember 2025

„Dass diese Mission alle Erwartungen übertroffen hat, ist ein Beweis für den Einfallsreichtum unserer Ingenieure, Betreiber und Wissenschaftler sowie für die internationale Zusammenarbeit“, sagt Prof. Carole Mundell, Wissenschaftsdirektorin der ESA. „SOHO hat spannende Herausforderungen gemeistert und ist zu einer der am längsten laufenden Weltraummissionen aller Zeiten geworden.“
„Die SOHO-Mission ist ein großartiges Beispiel für die unglaubliche Partnerschaft zwischen der NASA und der ESA“, fügt Nicky Fox, stellvertretender Administrator der Wissenschaftsdirektion im NASA-Hauptquartier in Washington, hinzu. „Herzlichen Glückwunsch an die Teams der NASA und der ESA zu dreißig Jahren erfolgreicher Zusammenarbeit.“

Die Mission verlief nicht ohne Drama. Zweieinhalb Jahre nach dem Start kam es zu einem kritischen Fehler, wodurch das Raumschiff außer Kontrolle geriet und den Kontakt zur Erde verlor. Ein internationales Rettungsteam arbeitete drei Monate lang unermüdlich daran, es zu lokalisieren und zu bergen.
Im November und Dezember 1998 fielen dann die Stabilisierungsgyroskope des Raumfahrzeugs aus, und ein neuer Wettlauf um die Rettung der Mission begann. Im Februar 1999 ermöglichte eine neue Software dem Raumfahrzeug, ohne Gyroskope zu fliegen, und seitdem revolutioniert es die Sonnenforschung.
„SOHO hat neue Bereiche in der Sonnenforschung erschlossen. Es hat die Erforschung des Weltraumwetters revolutioniert, indem es die Sonne in Echtzeit überwacht, um potenziell gefährliche Sonnenstürme auf dem Weg zur Erde vorherzusagen, und sein Vermächtnis leitet auch künftige Missionen“, sagt Daniel Müller, ESA-Projektwissenschaftler für SOHO und Solar Orbiter.
„SOHO liefert nach wie vor täglich hochwertige Daten, und mit Hunderten von Veröffentlichungen pro Jahr ist seine wissenschaftliche Produktivität weiterhin sehr hoch.“
Daniels neue Veröffentlichung „SOHO’s 30-year legacy of observing the Sun“ (Das 30-jährige Vermächtnis von SOHO in der Sonnenbeobachtung) erscheint am Dienstag, dem 2. Dezember 2025, in Nature Astronomy.

Hier sind fünf Höhepunkte aus den letzten fünf Jahren:

1. Ein einzelnes Plasma-Förderband.

SOHO war Vorreiter auf dem Gebiet der „Helioseismologie”. Ähnlich wie bei der Untersuchung, wie seismische Wellen während eines Erdbebens die Erde durchlaufen, untersucht die Helioseismologie das Innere der Sonne, indem sie untersucht, wie Schallwellen durch sie hindurch hallen. Zu Beginn seiner Karriere lieferte SOHO die ersten Bilder von Plasmaströmen (elektrisch geladenes Material) unter der Sonnenoberfläche und bot damit einen einzigartigen Einblick in ihr geschichtetes Inneres.
Dank der langen Lebensdauer von SOHO konnten Wissenschaftler mithilfe der Helioseismologie ein seit langem bestehendes Rätsel lösen: Plasma fließt entlang einer einzigen Schleife oder Zelle in jeder der Sonnenhalbkugeln – und nicht, wie zuvor angenommen, entlang mehrerer Zellen.
Die Daten zeigen, dass Plasma etwa 22 Jahre benötigt, um eine vollständige Umrundung dieses einzigen „Förderbandes“ zu absolvieren, wobei es von der Oberfläche in der Nähe des Äquators zu den Polen fließt und dann wieder tief ins Innere in Richtung Äquator zurückkehrt. Dies entspricht dem Zeitrahmen des Magnetzyklus der Sonne und erklärt, warum Sonnenflecken – Regionen, in denen intensive Magnetfelder die Sonnenoberfläche durchbrechen – im Laufe des Sonnenzyklus immer näher am Äquator auftreten.

2. Scheint die Sonne gleichmäßig?

Die Energiemenge, die von der Sonne ausgestrahlt wird, ist eine grundlegende Größe für das Verständnis der Auswirkungen der Sonnenwärme auf die Erdatmosphäre und das Klima. Die Daten von SOHO aus drei Jahrzehnten liefern in Kombination mit älteren Messungen unvergleichliche Messwerte aus fast fünfzig Jahren.
Die Gesamtenergieabgabe der Sonne ändert sich nur sehr wenig – im Durchschnitt um nur 0,06 % über den Sonnenzyklus. Im Gegensatz dazu ist die Schwankung der extremen ultravioletten Strahlung erheblich und verdoppelt sich zwischen dem Sonnenminimum und dem Sonnenmaximum. Die extreme ultraviolette Strahlung der Sonne hat einen erheblichen Einfluss auf die Temperatur und die Chemie in der oberen Erdatmosphäre, ist jedoch kein direkter Treiber für die in der Nähe der Erdoberfläche beobachteten globalen Erwärmungstrends.

3. Überwachung von Sonnenstürmen gesetzlich vorgeschrieben.

SOHO hat eine so wichtige Rolle bei der Entwicklung von Echtzeit-Weltraumwetterüberwachungssystemen gespielt, dass es im Oktober 2020 in das US-amerikanische Recht aufgenommen wurde.
Das Gesetz „Promoting Research and Observations of Space Weather to Improve the Forecasting of Tomorrow” (PROSWIFT).

SOHOs Instrument „Large Angle and Spectrometric Coronagraph” (LASCO).
LASCO ist ein Koronagraph, ein Teleskop mit einer Scheibe, die den Blickpunkt verdeckt. Durch das Ausblenden des direkten Lichts der Sonne kann das Instrument das Licht der umgebenden Atmosphäre, der sogenannten Korona, sehen. So können wir koronale Massenauswürfe – große Eruptionen von Sonnenmaterial und Magnetfeldern – beobachten, wenn sie von der Sonne ausgehen, und bis zu drei Tage im Voraus vor potenziell störendem Weltraumwetter warnen, das auf die Erde trifft.

4. 5000 Kometen – Tendenz steigend!

Die Leistungsfähigkeit des Teleskops als Kometenjäger war nicht geplant, erwies sich jedoch als unerwarteter Erfolg. Dank des Abschirmungseffekts des Koronagraphen von SOHO werden auch „Sungrazer“-Kometen sichtbar, die sich der Sonne auf sehr kurze Distanz nähern.
Nicht alle von SOHO beobachteten Kometen sind Sonnenstreifer. So hat es beispielsweise auch den Kometen Tsuchinshan–ATLAS, auch bekannt als der Große Komet von 2024, wunderschön eingefangen, einen nicht-periodischen Kometen aus den Außenbereichen des Sonnensystems.
SOHO entdeckte im März 2024 seinen 5000. Kometen und ist damit der produktivste Kometenentdecker der Geschichte. Die meisten davon wurden von Bürgerwissenschaftlern weltweit im Rahmen des Sungrazer-Projekts gefunden. Die Beobachtungen lieferten wertvolle Daten über die Bewegung, Zusammensetzung und Staubproduktion von Kometen.

5. Wegbereiter für zukünftige Entdeckungen

Der Erfolg von SOHO hat die nächste Generation von Sonnenobservatorien geprägt, sowohl in Bezug auf ihre Technologie und wissenschaftlichen Ziele als auch als Vorbild für offene Datenpolitik und internationale Zusammenarbeit.
Beispielsweise bildet die von der ESA geleitete Mission Solar Orbiter die Sonnenpole aus höheren Breitengraden ab und fliegt viel näher an die Sonne heran, wobei viele ihrer Instrumente Nachfolger von SOHO sind. In ähnlicher Weise verfügt das Solar Dynamics Observatory der NASA über verbesserte Versionen der SOHO-Instrumente, um das Erbe von SOHO in den Bereichen Vollbildaufnahmen und Helioseismologie fortzuführen. Darüber hinaus leistet SOHO häufig Beiträge zu „Mehrpunktmessungen” und liefert damit wichtige Kontextinformationen für Solar Orbiter und die Parker Solar Probe der NASA, die auf ihren eigenen einzigartigen Umlaufbahnen um die Sonne fliegen.
Vor kurzem startete die ESA-Sonde Proba-3 ins All, um neue Einblicke in die schwache Korona der Sonne zu gewinnen, während die bevorstehende Vigil-Mission der Agentur als erste die Sonne von der „Seite“ aus beobachten und Sonnenstürme erkennen wird, bevor sie in das Sichtfeld von SOHO gelangen.
„SOHO ist ein rundum glänzender Erfolg, dank des Engagements der Teams, die diese unglaubliche Maschine am Laufen halten“, sagt Daniel. „Ihre wissenschaftlichen Erkenntnisse sind nach wie vor wertvoll und relevant und dienen Generationen von Wissenschaftlern. Ich bin mir sicher, dass ihr Vermächtnis die Sonnenforschung noch über Jahrzehnte hinweg prägen wird.“

‘SOHO’s 30-year legacy of observing the Sun’ von Müller et al. wird heute in Nature Astronomy veröffentlicht.

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• SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) auf Atlas-IIAS AC-121 vom LC36B CC

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Quelle: DARC e.V. 9. August 2024.

9. August 2024 – Der aktuelle elfjährige Sonnenzyklus hat es in sich. Als er im Dezember 2019 loslegte, dachten die Experten, dass er nicht mehr Power haben würde als sein Vorgänger, der Sonnenzyklus 24. Aber jetzt sagt das Solar Influences Data Analysis Center des Königlichen Observatoriums von Belgien: Im Juli 2024 lag die durchschnittliche Sonnenfleckenzahl bei 196,5 Einheiten. Zuletzt wurde dieser Wert im Dezember 2001 erreicht. Damit hat der Solarzyklus 25 den Solarzyklus 24 überholt.

Sonnenflecken sind dunkle Stellen auf der sichtbaren Sonnenoberfläche, auch Photosphäre genannt. Im Vergleich zu ihrer Umgebung strahlen Sonnenflecken weniger sichtbares Licht ab und sind daher dunkler. Die Anzahl und Größe der Sonnenflecken sagen uns ziemlich genau, wie aktiv die Sonne gerade ist. Und je aktiver die Sonne ist, desto besser klappen weltweite Funkverbindungen auf der Kurzwelle. Das ist der Frequenzbereich von 3 bis 30 Megahertz. Eine hohe Sonnenaktivität sorgt für eine kräftige Ionisation der oberen Luftschichten (Ionosphäre). Die wirken auf Kurzwellen wie eine Art Reflektor in großer Höhe – Voraussetzung dafür, um auf der Kurzwelle große Entfernungen überbrücken zu können.

Wenn es mehr Sonnenflecken gibt, wie im aktuellen Sonnenflecken-Maximum, gibt es jedoch auch öfter Sonneneruptionen. Normalerweise umgeben die Magnetfeldlinien in den Regionen der Sonnenflecken das heiße Sonnenplasma, das Protonen, Elektronen und andere elektrisch geladene Teilchen enthält. Manchmal reißen die Feldlinien aber und schleudern die Teilchen mit bis zu zwanzig Prozent der Lichtgeschwindigkeit ins All. In nur etwa einer Stunde erreicht diese Wolke die Erde und kann dafür sorgen, dass der Funkverkehr über den Polkappen zusammenbricht. Das betrifft vor allem Flug-, See-, Amateur- und internationalen Rundfunk.

Eine starke Sonneneruption wird zudem von einem sogenannten Röntgenblitz begleitet. Dieser bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit fort und erreicht die Erde vor den hochenergetischen Teilchen in nur etwa acht Minuten. Diese Röntgenstrahlung führt auf der Tagseite der Erde augenblicklich zu einer Ionisation auch in niedrigeren Höhen. Diese verhindert, dass elektromagnetische Wellen im Kurzwellenbereich die höheren Regionen der Ionosphäre erreichen und zur Erde zurückgeworfen werden. Es kommt zu den gefürchteten Radio Blackouts (auch Mögel-Dellinger-Effekt genannt): Die Wellenausbreitung internationaler Funkdienste auf Kurzwelle ist dann oft für mehrere Stunden gestört.

Die Sonnenaktivität ist für alle Funkdienste, die die Kurzwelle nutzen, daher Fluch und Segen zugleich. Meteorologische Dienste, aber auch Funkwetterexperten des DARC beobachten täglich das Geschehen auf der Sonne und veröffentlichen allgemein zugängliche Funkwetterberichte, die aktuell die Ausbreitungsbedingungen auf den Kurzwellenbändern einschätzen und eine Prognose zu der weiteren, kurzfristigen Entwicklung des Funkwettergeschehens abgeben.

Über den DARC e.V.
Als größter Verband von Funkamateuren in Deutschland hat der DARC e.V. rund 30.000 Mitglieder. Damit ist über die Hälfte der deutschen Funkamateure im Verein organisiert. Der DARC vertritt die Interessen der Funkamateure bundesweit und engagiert sich bei der Förderung des Amateurfunks auf allen Ebenen, auch international als Mitglied der International Amateur Radio Union (IARU). Informationen zum DARC finden Sie im Internet unter www.darc.de.

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• Unsere Sonne

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Quelle: GFZ.

2. September 2021 – Die Weltraumstrahlung ist eines der Hauptprobleme bei der Planung langfristiger bemannter Weltraummissionen. Für den Menschen gefährlich sind sowohl energetische Teilchen der Sonne (SEP) als auch die galaktische kosmische Strahlung (GCR) aus dem Weltall. Ein internationales Team um Yuri Shprits vom GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) und der Universität Potsdam sowie Mikhail Dobynde vom Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) in Moskau hat nun anhand von umfassenden Simulationen gezeigt, unter welchen Bedingungen eine Mission zum Mars machbar ist, auch wenn sie eine enorme technische Herausforderung darstellt. Hierfür betrachteten die Forschenden die verschiedenen Strahlungstypen und ihre Ausbreitung im Weltraum sowie in ein Raumfahrzeug mit Astronaut*innen-Modell. Die ermittelten Rahmenbedingungen: Der Schutzschild des Raumschiffs sollte ausreichend dick sein, um die mitfliegenden Menschen vor der Strahlung zu schützen, eine gewisse Dicke aber nicht überschreiten, da sonst im Material zu viele Sekundär-Partikel erzeugt werden. Selbst mit einem optimal konstruierten Raumfahrzeug sollte die Reise insgesamt nicht länger als vier Jahre dauern. Und sie sollte im Zyklus der Sonnenaktivität während des Maximums gestartet werden. Dann wird die besonders gefährliche kosmische Strahlung durch die Sonnenaktivität am besten abgeschirmt. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Space Weather erschienen.

Bedrohung Weltraumstrahlung

Eine Reise zum Mars dauert nach aktuellem Stand rund neun Monate in eine Richtung. Während Menschen auf der Erde und in erdnahen Umlaufbahnen durch den Erdkörper und sein Magnetfeld vor Weltraumstrahlung geschützt sind, stellt letztere für Reisen in den tieferen Weltraum, etwa zum Mars, ein erhebliches Risiko dar. Dabei sind Astronaut*innen zwei Arten gefährlicher Strahlung ausgesetzt: Energiereiche Teilchen solaren Ursprungs (SEP), bei denen es sich hauptsächlich um positiv geladene Protonen handelt, und die galaktische kosmische Strahlung (GCR). Sie besteht ebenfalls überwiegend aus Protonen (84%), sowie aus positiv geladenen Alpha-Teilchen (zwei Protonen + zwei Neutronen, 14%) und negativ geladenen Elektronen (2%). Ein Schutz vor diesen Teilchen ist technisch sehr schwierig und aufwändig, weil sie mit sehr hohen Energien durch den Weltraum fliegen und daher tief in Materialien ein- bzw. sie auch durchdringen können. Im Material kann es zudem zu Streuprozessen kommen, bei denen neue, sogenannte Sekundär-Teilchen erzeugt werden. Diese hoch-energetische Teilchenmix kann sowohl in der menschlichen Haut als auch in inneren Organen Zellen schädigen.

Umfassende Simulationen durch internationales Team

Um abzuschätzen, wie stark die Astronautinnen durch die Weltraumstrahlung belastet werden, und um so die optimalen Bedingungen für eine Mission zum Mars zu finden, haben die Forschenden verschiedene Strahlungssituationen und Schutzoptionen simuliert. Beteiligt waren neben den beiden Hauptautoren Yuri Shprits (GFZ) und sein ehemaliger Doktorand Mikhail Dobynde (Skoltech Moscow) auch Kolleginnen vom MIT und der University of California, Los Angeles (USA).

Zunächst ermittelten sie die Strahlungsumgebung für das Raumschiff, also Art und Energie der Partikel, denen es während seiner Mission ausgesetzt ist. Hierbei stützten sie sich auf Messungen der solaren Teilchen SEP aus den Jahren 1998 bis 2012. Für die galaktische Strahlung GCR nutzten sie ein empirisches Modell, in dem auch die Effekte des Sonnenzyklus berücksichtigt wurden.

Einfluss des Sonnenzyklus auf beide Strahlungsarten

Die Intensität der beiden Strahlungsarten variiert während des elfjährigen Sonnenzyklus. Bei diesem Prozess polt sich das solare Magnetfeld um: magnetischer Nord- und Südpol tauschen die Plätze. Dementsprechend haben auch verschiedene Sonnenaktivitäten diesen elfjährigen Rhythmus. Beispielsweise kommt es zu Sonneneruptionen, bei denen in einem explosiven Ereignis intensive Strahlungsstöße frei werden, die sich in das Sonnensystem ausbreiten. Allerdings entstehen auf diese Weise nur sporadisch die gefährlichen energiereichen solaren Teilchen (SEP). Eine genaue Vorhersage über Zeitpunkt, Stärke und Richtung der Strahlung ist eine große Herausforderung. Klar ist jedoch, dass die Wahrscheinlichkeit und die Intensität der solaren Strahlung auf dem Höhepunkt der Sonnenaktivität am größten ist.

Im Gegensatz dazu ist die galaktische kosmische Strahlung (GCR) von gleichmäßigerer Natur. Obwohl die Teilchenflüsse nicht so hoch sind, können sich bei langen Reisezeiten im All die Strahlungsdosen gefährlich aufsummieren. Auch die kosmische Strahlung wird durch die Sonnenaktivität beeinflusst: Sie wird von ihr abgeschirmt und ist daher im Maximum der Sonnenaktivität am schwächsten.

Strahlenwirkung auf Raumschiff und Besatzung

Um den Einfluss der Strahlung auf Raumschiff und Mensch zu untersuchen, wurde ersteres durch eine Kugel mit einem Innendurchmesser von zwei Metern modelliert. Als Material für die Hülle wählten die Forschenden das gängige Aluminium, die Dicke dieses Schutzmantels wurde variiert. Eine Wasserkugel von 35 Zentimetern Durchmesser diente als Modell für den menschlichen Körper.

Auf dieser Basis haben die Forschenden schlussendlich die Strahlendosis berechnet, die sich im Laufe einer Reise zum Mars unter verschiedenen Bedingungen im Körper akkumuliert. Dabei analysierten sie auch verschiedene Eindringtiefen in den Körper, um die Empfindlichkeit von Haut, blutbildenden und anderen Organen zu differenzieren.

Ergebnis: Optimale Bedingungen für einen Flug zum Mars

„Bislang gehen die meisten Weltraumorganisationen davon aus, dass die gesamte Strahlungsbelastung für Astronaut*innen im Laufe ihres Lebens den Wert von 1 Sievert nicht überschreiten sollte“, sagt Yuri Shprits. Die neuen Berechnungen zeigen, dass dieser Wert eingehalten werden kann, wenn das Raumschiff eine optimal dimensionierte Hülle hat, wenn der Flug während des Sonnenmaximums startet, und wenn die gesamte Reisezeit 3,8 Jahre nicht überschreitet.

Für den Aluminium-Schutzschild erweist sich eine Materialstärke von 30 Gramm pro Quadratzentimeter als optimal. Bemerkenswert ist, dass das Prinzip „mehr hilft mehr“ den Untersuchungen nach hier nicht angewendet werden kann: Wird das Material dicker, so kommt es in ihm vermehrt zu Streuprozessen, bei denen Sekundär-Teilchen entstehen, die die Strahlenbelastung im Inneren wieder erhöhen können. Auch bei dünnerem Material wäre die kritische Strahlendosis bereits bei kürzeren Flugzeiten erreicht.

Ausblick auf neue Materialien und künftige Missionen

Sollte es neue Erkenntnisse zur biologischen Wirksamkeit von Strahlung und neue Materialentwicklungen geben, lassen sich die vorliegenden Modelle anpassen.
„Wir haben uns hier zunächst auf Aluminium als das zurzeit gängige Material für den Strahlenschutzschild konzentriert. Seit längerem werden auch Komposit-Werkstoffe wie Kohlefaser-Verbundwerkstoffe (CFK) diskutiert, die mit leichten Elementen wie Wasserstoff gespickt sind. An diesen Materialien würden wir weniger Streuprozesse beobachten und daher weniger sekundär-induzierte Teilchen“, prognostiziert Shprits. Insgesamt dürfte das aber nur zu einer Verbesserung der Schutzwirkung um rund 20 Prozent führen, schätzt der Weltraumphysiker. Damit wäre dann eine Verlängerung der Reisezeit um ein Jahr möglich.

Zu beachten ist den Forschenden zufolge, dass die Auswirkungen der verschiedenen Strahlungsarten auf den menschlichen Körper noch nicht umfassend verstanden sind. Daher könnten sich künftig die Empfehlungen für die maximale Dosis und in Konsequenz dann auch zur maximalen Aufenthaltsdauer im All noch ändern.

Vorsicht sei auch geboten hinsichtlich der Variation des Sonnenzyklus. Dessen Auswirkungen sind nicht immer gleich, was bei Planungen für künftige Missionen berücksichtigt werden müsse.

Originalstudie: M.I. Dobynde, Y.Y. Shprits, A.Yu. Drozdov, J. Hoffman, J. Li, Beating 1 Sievert: Optimal Radiation Shielding of Astronauts on a Mission to Mars, Space Weather 2021, DOI: 10.1029/2021SW002749

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• Bemannte Raumfahrt und Gesundheit

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Quelle: AIP.

Zum Zeitpunkt seiner Fertigstellung 1924 war der Einsteinturm auf dem Potsdamer Telegrafenberg das modernste Sonnenteleskop Europas. In den Jahren 1943 bis 1991 bannte es das Abbild der Sonnenscheibe auf mehr als 3.500 Fotoplatten aus Glas, die das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) nun digitalisiert und aufbereitet öffentlich zur Verfügung stellt.

Im Rahmen eines Praktikums am AIP übernahmen Schülerinnen und Schüler aus Potsdam und Berlin das Scannen der Aufnahmen. Im Anschluss kalibrierten Sonnenphysiker des AIP die Bilder, wobei sie unter anderem den Sonnenradius am Himmel genau vermaßen, und versahen sie mit Metadaten wie Informationen zum Zeitpunkt der Beobachtungen, den vorherrschenden Beobachtungsbedingungen sowie der Belichtungszeit. Zudem korrigierten sie atmosphärische Effekte und verstärkten Kontraste. Die so in verbesserter Qualität gespeicherten Bilder sind nun für die Wissenschaft und die breite Öffentlichkeit in einer Datenbank frei verfügbar.

In der Sonnenphysik werden diese historischen Daten benötigt, um Lücken in jahrzehnte- oder sogar jahrhundertelangen Zeitreihen zu füllen und so Schwankungen der Sonnenaktivität während des 11-jährigen Sonnenflecken- sowie des 22-jährigen Magnetzyklus besser zu verstehen. Die Aufnahmen der gesamten Sonnenscheibe am Einsteinturm begannen 1943 und ergänzten bis dahin verwendete Zeichnungen der Sonnenoberfläche. Ziel war die genaue Vermessung von Sonnenflecken, um damit den Aktivitätszyklus der Sonne nachzuverfolgen. Ab Mitte der 1950er Jahre kam zusätzlich ein Spektrograph zur Bestimmung der Stärke des Magnetfelds von Sonnenflecken zum Einsatz, um Details zu deren Komplexität zu erforschen. Magnetfelder sind in Sonnenflecken konzentriert und unterliegen dort starken und oft schnellen Veränderungen. Aufnahmen der gesamten sichtbaren Sonnenoberfläche erlauben die Zuordnung der im Detail studierten Magnetfelder zu Prozessen, die außerhalb des Messgebietes ablaufen.

Die meisten der 3.500 Aufnahmen entstanden ab 1943 bis in die späten 60er Jahre mit etwa 128 Bildern pro Jahr. Nach 1970 fanden mit durchschnittlich 22 Bildern pro Jahr nur noch sporadisch Sonnenbeobachtungen statt. Diese Schwankungen in der knapp 50-jährigen Serie haben verschiedene Ursachen: Am Ende des Zweiten Weltkriegs mussten die Beobachtungen wegen Bombenschäden pausieren, ebenso erschwerte die mangelnde Verfügbarkeit von Fotoplatten die Aufnahmen in den folgenden Jahren. Waren aufgrund fehlender Sonnenaktivität keine Sonnenflecken zu sehen, denen das Hauptinteresse der Sonnenforschung galt, verzichtete man auf Aufnahmen. Auch Änderungen in der Priorität von wissenschaftlichen Zielsetzungen führten zu einem Rückgang. Nicht zuletzt sorgten schlechtes Wetter oder Beobachtungsbedingungen für Unterbrechungen in der Beobachtungsreihe.

Das APPLAUSE-Projekt hat zum Ziel, das wissenschaftliche Erbe zu erhalten und es für zeitgemäße wissenschaftliche Studien bereit zu stellen. Die jetzt veröffentlichten digitalisierten Sonnenplatten können mit anderen Aufzeichnungen von Sonnenbeobachtungen, einschließlich Sonnenfleckenzeichnungen, zusammengeführt werden, um ein digitalisiertes Archiv der Sonnenaktivität der letzten 400 Jahre aufzubauen. Moderne Computertechnologie und fortschrittliche Bildverarbeitungssoftware erleichterten im letzten Jahrzehnt die Erstellung solcher Archive.

Suche nach Fotoplatten
Historischer Himmel

Archiv-Zugang und weitere Informationen
APPLAUSE

Video aller Aufnahmen
https://www.plate-archive.org/files/DR3s/soet_full_data.mp4

Originalpublikation
Pal, P., Verma, M., Rendtel, J., González Manrique, S.J., Enke, H., Denker, C. 2020: Solar observatory Einstein Tower: Data release of the digitized solar full-disk photographic plate archive.
Astronomische Nachrichten, in press.

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• Unsere Sonne

Der Beitrag Halbes Jahrhundert Potsdamer Sonnenforschung digital erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPS.

In den vergangenen anderthalb Jahren war auf der Sonne nicht viel los: Kaum ein Sonnenfleck bedeckte ihre Oberfläche, kaum eine Sonneneruption schleuderte Strahlung und Teilchen ins All. Wie Beobachtungsdaten jetzt zeigen, nimmt unser Stern seit etwa neun Monaten wieder langsam Fahrt auf. Das etwa alle elf Jahre wiederkehrende Aktivitätsminimum dürfte er bereits im Dezember 2019 durchschritten haben. Dies bestätigt Vorhersagen des Solar Cycle 25 Prediction Panel, eines von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA und der amerikanischen Ozean- und Atmosphärenbehörde NOAA einberufenen, internationalen Expertengremiums, vom März vergangenen Jahres. Das Gremium, zu dessen Mitgliedern Dr. Robert Cameron vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen zählt, erwartet zudem, dass sich die Sonne im nun begonnenen Sonnenzyklus 25 ähnlich schlapp zeigen wird wie in den elf Jahren zuvor.

Seit mehr als 30 Jahren laden NASA und NOAA regelmäßig internationale Experten ein, die Sonnenaktivität der nächsten Jahre vorherzusagen. Das ist keine einfache Aufgabe, denn unser Stern zeichnet sich durch ein eigenartiges Zusammenspiel aus Verlässlichkeit und Launenhaftigkeit aus. Zwar wechseln sich Phasen hoher und geringer Aktivitäten in einem erstaunlich regelmäßigen Rhythmus ab: Zwischen zwei Aktivitätsminima vergehen in etwa elf Jahre. Doch einige Eigenschaften wie Stärke und genaue Dauer eines Zyklus können durchaus variieren und lassen kein langfristiges System erkennen.

Die letzte Vorhersage vom März 2019 hat nun ihre erste Bewährungsprobe bestanden und den Anfang des nächsten Zyklus, des 25. seit Beginn verlässlicher Sonnenbeobachtungen, richtig prognostiziert, wie NASA und NOAA jetzt bekanntgeben. Das Solar Cycle 25 Prediction Panel hatte diesen Zeitpunkt zwischen November 2019 und Oktober 2020 verortet. Messungen von Forschungssatelliten aus den vergangenen Monaten zeigen nun, dass die Sonnenaktivität tatsächlich seit Dezember 2019 wieder zunimmt.

Das Verhalten unseres Sterns im Voraus zu bestimmen, ist dabei nicht nur von rein wissenschaftlichem Interesse. „In Phasen hoher Aktivität können sich heftige Teilchen- und Strahlungsausbrüche von der Sonne auch auf der Erde bemerkbar machen“, so Dr. Robert Cameron vom MPS, der an der jüngsten Vorhersage vom März vergangenen Jahres mitgewirkt hat. Im schlimmsten Fall können dadurch technische Systeme wie etwa Satelliten ausfallen oder Astronauten zu Schaden kommen.

Der nun begonnene Sonnenzyklus dürfte in dieser Hinsicht wenig Anlass zur Sorge geben. Das Solar Cycle 25 Prediction Panel geht davon aus, dass seine Stärke der seines ausgesprochen matten Vorgängers ähneln wird. Bereits seit den 1980er Jahren verzeichnet die Stärke der Sonnenzyklen einen deutlichen Abwärtstrend. „Die aktuelle Phase geringer Sonnenaktivität im Vergleich zu den starken Zyklen, die während des Großteils des vergangenen halben Jahrhunderts vorherrschten, setzt sich in den nächsten elf Jahren offenbar fort“, so Cameron. Das nächste, eher schwache Maximum dürfte in der Zeit zwischen November 2024 und März 2026 auftreten.

Obwohl Prognosen früherer Sonnenzyklen zum Teil merklich danebenlagen, ist Robert Cameron überzeugt, dass sich die Sonne durchaus in die Karten blicken lässt – allerdings nur einige Jahre im Voraus. Neue Erkenntnisse der Sonnenforschung der vergangenen Jahre machten dies möglich, so der Göttinger Forscher.

Wichtige Anhaltspunkte bieten lokale magnetische Strukturen, die sich Jahre zuvor auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne zeigen. Diese sogenannten bipolaren Regionen bestehen aus dicht benachbarten Bereichen entgegengesetzter magnetischer Polarität; oftmals gehen sie mit Sonnenflecken einher. Wie auf einer Art solarem Förderband schwemmen gewaltige, oberflächennahe, nord-süd-gerichtete Plasmaströme diese lokalen magnetischen Felder über mehrere Jahre hinweg aus Äquatornähe zu den Sonnenpolen – und bauen so das globale Sonnenmagnetfeld auf, das den nächsten Sonnenzyklus prägt. An den Polen sinkt das Plasma in die Tiefe und fließt dort zurück zum Äquator. „Jeder Kreislauf dauert etwa elf Jahre und ist die physikalische Grundlage des Sonnenzyklus“, so Cameron.

Für Vorhersagen der Sonnenaktivität ist es zum einen entscheidend, Anzahl und Anordnung der bipolaren Regionen, die Jahre zuvor auf der Oberfläche der Sonne entstehen, genau und ununterbrochen zu beobachten. Diese Aufgabe übernehmen seit einigen Jahren Satelliten, wie etwas das Solar Dynamics Observatory der NASA. Zum anderen erlaubt die Helioseismologie, eine noch junge Teildisziplin der Sonnenforschung, Vorgänge im Innern der Sonne sichtbar zu machen und so die genaue Geschwindigkeit des Plasmakreislaufs zu bestimmen.

„Mit diesen Methoden können wir schon einige Jahre im Voraus ablesen, wie sich die Sonne im nächsten Zyklus verhalten wird“, so Cameron. Vorhersagen, die über einen Sonnenzyklus hinausgehen, sind indes prinzipiell nicht möglich.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• MPS: Rätsel um Sonnenzyklus erhellt (25. Juni 2020)
• Neuer Sonnenzyklus beginnt mit großem „Knall“ (17. Januar 2008)

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• Unsere Sonne

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Die Aktivität der Sonne schwankt in einem etwa elfjährigen Rhythmus, was sich unter anderem in der Häufigkeit von Sonnenflecken zeigt. Eine vollständige magnetische Periode dauert 22 Jahre. Seit langem rätseln die Wissenschaftler, was hinter diesem Zyklus steckt. Er muss mit den Verhältnissen unter der „Haut“ des Sterns zusammenhängen: So reicht eine Schicht aus heißem Plasma – elektrisch leitendes Gas – von der Oberfläche bis 200.000 Kilometer in die Tiefe. Das Plasma innerhalb dieser Konvektionszone ist ständig in Bewegung. Einem Team aus Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung der Universität Göttingen und der New York University Abu Dhabi ist es jetzt gelungen, das bisher umfassendste Bild dieser Plasmaströme in Nord-Süd-Richtung zu zeichnen. Die Forschenden finden eine bemerkenswert einfache Strömungsgeometrie: Das Plasma beschreibt in jeder Sonnenhemisphäre einen einzigen Umlauf, der etwa 22 Jahre dauert. Zudem sorgt die in Richtung Äquator verlaufende Strömung am Boden der Konvektionszone dafür, dass Flecken im Lauf des Sonnenzyklus immer näher am Äquator entstehen.

Auf der sichtbaren Sonnenoberfläche zeigen sich mal mehr, mal weniger dunkle Flecken. Der Abstand zwischen zwei Maxima beträgt ungefähr elf Jahre, nach 22 Jahren sind die Sonnenflecken wieder magnetisch gleich gepolt. Im Maximum erscheinen nicht nur große Flecken, sondern aktive Regionen. Beeindruckende Bögen aus heißem Plasma ragen bis weit in die Sonnenatmosphäre, Teilchen und Strahlung werden in heftigen Eruptionen ins All geschleudert. Im Aktivitätsminimum hingegen beruhigt sich die Sonne merklich.

Eine weitere auffällige Regelmäßigkeit zeigt sich im Schmetterlingsdiagramm. Es beschreibt, in welchen solaren Breiten Sonnenflecken im Lauf des Zyklus auftreten: Zu Beginn überwiegen die mittleren Breiten; im weiteren Verlauf rücken die Entstehungsorte der Sonnenflecken immer näher an den Äquator heran. Sonnenphysiker vermuten, dass großräumige Plasmaströme das Magnetfeld in der Tiefe in Richtung Äquator transportieren.

„Im Lauf des Sonnenzyklus wirken die Plasmaströme in Nord-Süd-Richtung wie eine Art Förderband, das die Magnetfelder mitreißt und so die Dauer eines Zyklus bestimmt“, sagt Laurent Gizon, Geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen und Erstautor der Studie in der Zeitschrift Science. „Die genaue Geometrie und Amplitude der Plasmabewegungen im Sonneninnern sichtbar zu machen, ist für das Verständnis des solaren Magnetfeldes entscheidend.“ Um die Plasmaströme unterhalb der Sonnenoberfläche nachzuverfolgen, nutzten Gizon und sein Team die Methode der Helioseismologie.

Helioseismologie hat eine ähnliche Bedeutung für die Sonnenphysik wie Seismologie für die Geophysik. Helioseismologen verwenden Schallwellen, um das Sonneninnere zu erforschen – ähnlich wie Geophysiker Erdbebenwellen auswerten, um das Innere der Erde zu verstehen. Oberflächennahe Konvektionsströme regen ununterbrochen Schallwellen in der Sonne an. Diese haben Perioden von nahezu fünf Minuten. Die Wellen breiten sich durch die Sonne bis zur Oberfläche aus und führen dort zu Bewegungen, die sich mit bodengebundenen Observatorien und Weltraumteleskopen messen lassen.

In der aktuellen Studie betrachten Laurent Gizon und sein Team Schallwellen, die sich durch das Sonneninnere in Nord-Süd-Richtung ausbreiten. Plasmaströme im Innern der Sonne, die in derselben Richtung verlaufen, stören und verändern die Wellen: In Strömungsrichtung breiten sie sich schneller aus, in entgegengesetzter Richtung langsamer. Diese sehr kleinen Störungen konnten die Forscherinnen und Forscher messen und daraus mithilfe mathematischer Modelle und Computersimulationen Eigenschaften der Plasmaströme ableiten.

„Im Sonneninnern sind die Plasmaströme in Nord-Süd-Richtung viel langsamer als solche in Ost-West-Richtung“, sagt Gizon. In der gesamten Konvektionszone erreichen die Nord-Süd-Ströme Geschwindigkeiten von höchstens 50 Kilometern pro Stunde, dem Höchstwert an der Oberfläche. „Um das Rauschen in den helioseismischen Messdaten zu reduzieren, ist es deshalb notwendig, die Messungen über lange Zeiträume zu mitteln“, sagt Zhi-Chao Liang vom Göttinger Max-Planck-Institut.

Die Wissenschaftler werteten deshalb erstmals zwei unabhängige, sehr lange Messreihen aus. Die eine stammt von SOHO, dem ältesten Sonnenobservatorium im Weltall, das die Raumfahrtagenturen ESA und NASA betreiben. Die Daten des SOHO-Instrumentes MDI (Michelson Doppler Imager) erstrecken sich über die Zeit von 1996 bis 2011.

Ein zweiter unabhängiger Datensatz stammt vom Forschungsnetzwerk GONG (Global Oscillation Network Group), einem Verbund aus sechs bodengebundenen Sonnenteleskopen in den USA, Australien, Indien, Spanien und Chile. Gemeinsam haben die sechs Teleskope seit 1995 einen fast ununterbrochenen Blick auf die Sonne.

„Dass die internationale Sonnenphysik-Gemeinschaft gleich mehrere Datensätze geliefert hat, welche die vergangenen beiden Sonnenzyklen abbilden, ist lobenswert“, sagt John Leibacher, ehemaliger Direktor des GONG-Projekts. Dadurch sei es möglich, über lange Zeiträume zu mitteln und die Ergebnisse zu vergleichen.

Mithilfe dieser Daten konnten Gizon und sein Team zeigen, dass die Plasmaströme am Boden der Konvektionszone mit einer Geschwindigkeit von 15 Kilometern pro Stunde – also etwa Laufgeschwindigkeit – zum Äquator fließen. An der Oberfläche strömt das Plasma in Richtung der Pole und erreicht Geschwindigkeiten von 50 Kilometern pro Stunde. Insgesamt ergibt sich so, dass das Plasma in jeder Hemisphäre einen einzigen Umlauf beschreibt.

Bemerkenswert ist, dass die Dauer eines solchen Umlaufs etwa 22 Jahre beträgt – und somit die physikalische Erklärung für den Sonnenzyklus liefert. Weiterhin fanden die Forscherinnen und Forscher, dass Sonnenflecken mit fortschreitendem Sonnenzyklus immer näher am Äquator entstehen – wie im Schmetterlingsdiagramm beschrieben.

„Unsere Studie stützt die Vorstellung, dass die Ströme in Nord-Süd-Richtung für das Verschieben der Entstehungsorte von Sonnenflecken zum Äquator hin verantwortlich sind“, sagt Max-Planck-Forscher Robert Cameron. Nach den Worten von Laurent Gizon ist allerdings noch offen, warum die Nord-Süd-Ströme auf diese Weise verlaufen und welche Rolle diese Ströme für die magnetische Aktivität anderer Sterne spielen.

Die Computer-Infrastruktur für dieses Forschungsprojekt wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Weitere Unterstützung wurde vom Europäischen Forschungsrat im Rahmen des Synergy Grant WHOLE SUN zur Verfügung gestellt. Das Center for Space Science der New York University Abu Dhabi wird vom NYUAD Institut unterstützt.

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• Unsere Sonne

Der Beitrag MPS: Rätsel um Sonnenzyklus erhellt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Oliver Rümpelein. Quelle: ESA.

Jeder Sonnenzyklus dauert durchschnittlich etwa elf Jahre. Der aktuelle, „Zyklus 24“ genannt, begann am 4. Januar 2008, als SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) ein Ereignis beobachtete, dass von Wissenschaftlern seit ungefähr einem Jahr bis auf drei Monate genau vorhergesagt wurde.

Ein ziemlich kleiner und auf den ersten Blick unscheinbarer Sonnenfleck in der nördlichen Hemisphäre zeigte, verglichen mit Sonnenflecken vergangener Jahre, ein umgekehrtes Magnetfeld. Er überzeugte Wissenschaftler davon, dass ein neuer Sonnenzyklus begonnen hatte. Später an diesem Tag wurde der Fund offiziell, als er durch die US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) katalogisiert wurde.

SOHO beobachtete nicht nur diesen Vorläufer des neuen Sonnenzyklus´, sondern auch zwei damit verbundene Druckwellen, die sich von aktiven Regionen der Sonne ausbreiteten wie durch einen ins Wasser gefallenen Stein entstandene Wellen. Der neue Zyklus begann mit einem „Knall“.

Doch das ist nur der Anfang. Wissenschaftler warten nun auf weitere Aktivitäten und schätzen, dass das Maximum von Sonnenstürmen und -flecken 2011 oder 2012 erreicht wird, obwohl intensive Sonnenaktivitäten jederzeit auftreten können.

Der Beitrag Neuer Sonnenzyklus beginnt mit großem „Knall“ erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

Der Sonnenfleckenzyklus beschreibt abwechselnde Phasen solarer Aktivität und Ruhe, welche sich in einem Intervall von ca. 11 Jahren wiederholen. Mit einer hohen Aktivitätsrate einher geht die Ausbildung von Sonnenflecken. Zu Beginn eines neuen Zyklus` bilden sich neue Sonnenflecken in Gebieten zwischen 30° und 40° geografischer Breite auf der Sonnenoberfläche. Gleichzeitig treten dabei auch Gebiete mit umgekehrter magnetischer Polarität auf. Im weiteren Verlauf des Zyklus` bilden sich immer mehr neue Flecken, ihr Entstehungsgebiet bewegt sich aber gleichzeitig zum Äquator hin. Während der höchsten Aktivität liegt das Entstehungsgebiet bei ca. 15° geografischer Breite. Am Ende des Zyklus` bilden sich kaum noch Sonnenflecken und die Entstehungszone reicht nur noch bis 5° geografischer Breite.

Zur Zeit befindet sich die Sonne am Ende ihres aktuellen Zyklus` mit minimaler Aktivität. Es lassen sich nur wenige Flecken am Äquator beobachten. Das jetzige Auftreten einer magnetischen Anomalie (umgekehrte magnetische Polarisation) bei 24° nördlicher Breite gilt als erstes Indiz für den Beginn des nächsten Zyklus´. Sollten sich demnächst noch Sonnenflecken in dieser Region bilden, gilt es als sicher, dass der Zyklus erneut beginnt. Sein Maximum wird dann für die Jahre 2010 und 2011 erwartet.

Während des Zyklus` wird die Sonnenaktivität stark ansteigen und die magnetische Polarisation der Sonne wird sich langsam umkehren. Dabei sind erhebliche Auswirkungen auf die Erde zu erwarten. Einerseits rechnet man mit einem besonders aktiven Zyklus, gleichzeitig wird unsere technisierte Gesellschaft immer anfälliger für möglichen Störungen durch die Sonnenaktivität. Kommunikations-, Navigations- und Stromversorgungssysteme sind dabei besonders betroffen.

• Sonnenfleckenzyklus
• SOHO
• Wissenschaftseite der NASA
• Wissenschaftseite der ESA

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