Eine der großen Fragen der Sonnenphysik lautet, warum die Solaraktivität einen regelmäßigen Zyklus von 11 Jahren durchläuft. Forscher vom Helmholtz-Zentrum in Dresden-Rossendorf (HZDR), einem unabhängigen deutschen Forschungsinstitut, präsentieren jetzt neue Ergebnisse, welche belegen, dass die Gezeitenkräfte von Venus, Erde und Jupiter das solare Magnetfeld beeinflussen und damit den solaren Zyklus steuern. Das Forscherteam veröffentlicht seine Ergebnisse im Journal Solar Physics hier.
Im Prinzip ist es nicht ungewöhnlich für die magnetische Aktivität eines Sterns wie die Sonne, zyklische Oszillationen zu durchlaufen. Und doch waren Modelle der Vergangenheit nicht in der Lage, den sehr regelmäßigen Zyklus der Sonne nachzubilden. Das HZDR-Forschungsteam war jetzt aber erfolgreich hinsichtlich des Nachweises, dass die planetarischen Gezeitenkräfte wie ein Uhrwerk von außen auf die Sonne einwirken und dass sie als ein maßgeblicher Faktor hinter dem stetigen Rhythmus stehen. Um zu diesem Ergebnis zu kommen, verglichen die Wissenschaftler systematisch historische Beobachtungen der Sonnenaktivität über die letzten 1000 Jahre mit planetarischen Konstellationen, womit sie statistisch beweisen konnten, dass die beiden Phänomene miteinander verbunden sind. „Wir sehen ein erstaunlich hohes Maß der Übereinstimmung: was wir sehen, läuft vollständig parallel mit den Planeten über den Verlauf von 90 Zyklen“, begeisterte sich Frank Stefani, der Leitautor der Studie. „Alles deutet auf einen Prozess wie ein Uhrwerk“.
Genau wie die Gravitationskräfte des Mondes die Gezeiten auf der Erde verursachen, sind die Planeten in der Lage, das heiße Plasma an der Sonnenoberfläche zu beeinflussen. Die Gezeitenkräfte sind am stärksten, wenn Venus, Erde und Jupiter in einer Reihe stehen – eine Konstellation, zu der es alle 11,07 Jahre kommt. Aber der Effekt ist zu schwach, um auch die Flüsse im Inneren der Sonne zu beeinflussen, weshalb die zeitweilige Koinzidenz lange in Abrede gestellt worden war. Allerdings fanden die Forscher am HZDR dann Beweise für einen potentiellen indirekten Prozess, welcher in der Lage sein könnte, das Magnetfeld der Sonne über Gezeitenkräfte zu beeinflussen: Oszillationen in der Tayler-Instabilität, einem physikalischen Effekt, der bei einer bestimmten Strömung das Verhalten einer leitfähigen Flüssigkeit oder eines Plasmas verändern kann. Aufbauend auf diesem Konzept entwickelten die Forscher ihr erstes Modell im Jahre 2016. Seitdem haben sie ihr Modell immer weiter verbessert, um in ihrer neuen Studie ein realistischeres Szenario zeigen zu können.
Kleine Ursache, große Wirkung: Gezeiten nutzen Instabilität
Im heißen Plasma der Sonne durchdringt die Tayler-Instabilität den Fluss und das magnetische Feld, wobei sie selbst sehr empfindlich auf geringe Kräfte reagiert. Ein kleiner Energiestoß reicht dafür aus, dass die Störungen zwischen linksdrehender und rechtsdrehender Helicity oszillieren (die Projektion des Drehmoments [spin] in die Richtung des Impulses [momentum]). Das hierfür erforderliche Momentum könnte alle 11 Jahre induziert werden durch planetarische Gezeitenkräfte – womit ultimativ auch der Rhythmus festgelegt wird, bei welchem das magnetische Feld der Sonne seine Polarität umkehrt.
„Als mir zum ersten Mal der Gedanke einer Verbindung zwischen dem solaren Dynamo und den Planeten begegnete, war ich sehr skeptisch“, erinnert sich Stefani. „Aber nachdem wir die von Strömungen getriebene Tayler-Instabilität entdeckt hatten, welche Helicity-Oszillationen in unseren Modellen durchlief, fragte ich mich: Was würde geschehen, falls das Plasma einer Beeinflussung durch eine geringe Störung nach Art von Gezeiten ausgesetzt wird? Das Ergebnis war phänomenal. Die Oszillation war wirklich begeisternd und wurde synchronisiert mit dem Timing der externen Störungen“.
Solarer Dynamo mit einem hinzugefügten Touch
Beim Standard-Szenario eines Dynamos erzeugen die Rotation der Sonne und die komplexe Bewegung des solaren Plasmas ein sich zyklisch änderndes magnetisches Feld. Zwei Effekte stehen hier miteinander in Wechselwirkung: Das Plasma rotiert am Sonnenäquator schneller als an den solaren Polen. Dies führt zu einem Omega-Effekt: die im Plasma eingefrorenen magnetischen Feldlinien erstrecken sich rund um die Sonne und konvertieren das magnetische Feld in ein Feld, das fast parallel zum Sonnenäquator verläuft. Der Alpha-Effekt beschreibt einen Prozess, welcher magnetische Feldlinien verdreht, was das magnetische Feld zurück in einen Nord-Süd-Verlauf zwingt.
Was genau den Alpha-Effekt verursacht ist jedoch umstritten. Stefanis Modell zeigt, dass teilweise die Tayler-Instabilität dafür verantwortlich ist. Die Forscher betrachten das plausibelste Szenario als eines mit einem klassischen solaren Dynamo, kombiniert mit den Modulationen ausgelöst durch die Planeten. „Dann wäre die Sonne ein vollkommen normaler, älterer Stern, dessen Dynamo-Zyklus jedoch durch die Gezeiten synchronisiert wird“, fasst Stefani zusammen. „Das Gute an unserem Modell ist, dass wir jetzt leicht Effekte erklären können, die zuvor schwierig zu modellieren waren, wie etwa ,falsche‘ Helizitäten, wie sie bei Sonnenflecken beobachtet werden, oder wie die Doppel-Spitze des solaren Aktivitäts-Verlaufes“.
Neben der Beeinflussung des 11-Jahre-Zyklus‘ können planetarische Gezeitenkräfte auch andere Auswirkungen auf die Sonne haben. Zum Beispiel kann man sich vorstellen, dass die Schichtung des Plasmas im Übergangsbereich zwischen der inneren radiativen Zone und der äußeren Konvektionszone der Sonne (die Tachocline) auf eine Weise beeinflusst wird, dass der magnetische Fluss einfacher vor sich gehen kann. Unter diesen Bedingungen könnte sich auch die Magnitude der Aktivitäts-Zyklen verändern, was einst zum Maunder-Minimum der Fall war, als es eine starke Abnahme der Sonnenaktivität über einen längeren Zeitraum gab“.
Langfristig würde ein präziseres Modell des solaren Dynamos den Wissenschaftler helfen, Klima-relevante Prozesse leichter zu quantifizieren, wie etwa die Vorhersage des ,Weltraum-Wetters‘ verbessern und vielleicht sogar eines Tages auch Klima-Prognosen verbessern. Die neuen Modellrechnungen bedeuten außerdem, dass neben den Gezeitenkräften potentiell auch andere, bislang bestrittene Prozesse in die solare Dynamo-Theorie Eingang finden müssen – Prozesse mit geringen Kräften, welche aber dennoch – wie die Forscher jetzt wissen – einen wesentlichen Einfluss haben können. Um sich dieser fundamentalen Frage zu nähern, konstruieren die Forscher gegenwärtig ein neues Flüssigmetall-Experiment am HZDR.
Zu diesem Beitrag fand ich gleich an erster Stelle einen bemerkenswerten Kommentar, den ich dieser Übersetzung noch beifügen möchte:
Ein(e) Penelope schreibt:
Was für eine gewaltige Hypothese! Weil also Erde, Venus und Jupiter alle 11 Jahre auf einer Linie stehen, kann dies ursächlich für den Sonnenzyklus sein. Überwältigend.
Aber da Gezeitenkräfte abhängig sind von Gravitation und die Gravitation der Sonne so viel größer ist – wäre es nicht dann eher ein WECHSELSPIEL der Gezeitenkraft der Sonne mit derjenigen der anderen Körper?
Ich meine, sicher können wir nicht von [einer Wirkung der] Planeten auf die Sonne sprechen ohne über die Gezeitenwirkung der Sonne auf die Planeten zu sprechen. Das heißt, es ist ein Gesamteffekt, oder?
Aber dann bin ich vielleicht pingelig.
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Übersetzt von Chris Frey EIKE
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Hatte das nicht schon Theodor Landscheid gesagt.
„Die Sonne moderiert sich nicht selbst es sind die Planeten“
Die Sonne ist ein flüssiger „Gegenstand“… Und Flüssigkeit ist immer leicht zu beeinflussen/manipulierbar.
Zu den Gezeitenkräften der Planeten und ihrer Wirkung auf die Sonne sowie den Rückwirkungen auf die Erde: https://wobleibtdieglobaleerwaermung.wordpress.com/2015/07/21/gibt-es-einen-zusammenhang-zwischen-sonnenschwaeche-und-verstaerkter-vulkanaktivitaet-die-kleine-eiszeit-beweist-es/
Auch auf diese Art und Weise kann man der Tatsache näher kommen, dass die Sonnenaktivität durch die jeweilige Planetenstellung beeinflußt wird. Der gemeinsame Systemschwerpunkt wandert innerhalb der Sonne, oder auch mal leicht außerhalb und beeinflußt damit die Energieerzeugung innerhalb der Sonne. Diese Tatsache ist , wie einige Kollegen hier schon beschrieben haben, seit Theodor Landscheidt bekannt und von Carl Smith und Geoff Sharp mathematisch nachvollzogen worden (siehe Webseite: beyond Landscheidt).
Dazu sei erinnert an meinen Beitrag von 2012:
EIKE Artikel: „Klimaänderung und die ruhige Sonne“
Peter Schneider
28. Oktober 2012 um 16:10
Der Inhalt dieses Artikels ist für denjenigen, den es interessiert, ein alter Hut, der sogar noch unvollständig ist: Wir gehen in ein Minimum das seit Theodor Landscheidt bekannt ist und nach ihm benannt ist. Die Ursache liegt, grob gesagt, in der Konstellation der Planeten. Wer sich dafür interessiert gehe auf die Webseite von Geoff Sharp : Beyond Landscheidt. Dort erfährt der Interessierte auch, dass die Sonnenfleckenangaben der NOAA nicht normiert sind. Wenn man nämlich nur diejenigen Flecken zählt, welche auch vor 200 Jahren hätten erkannt werden können, sieht man , dass wir mindestens in ein mit dem Dalton Minimum vergleichbares Minimum hineinkommen. Vergleichbar ist nur der Laymans Count, welcher für September2012 nur 33,6 als Sonnenfleckenwert bringt. Die Vorhersagen von David Hathaway sind übrigens seit Jahren falsch. Eine Wahrsagerin mit der Glaskugel hätte besser gelegen. Er hatte weder den verlängerten 23. Zyklus, noch den schwachen 24. Zyklus in irgendeiner weise richtig eingeschätzt. Seine Prognosen sind wertlos.
Der stetige Niedergang des Magnetfeldes ist seit der Veröffentlichung der Untersuchungen von Livingstone und Penn zum IAU Symposium No.273 der Fachwelt bekannt.
Dass es im Falle der Minima wesentlich kälter wird, ist aus den Erfahrungen des Maunder- und Daltonminimums ebenfalls eine bekannte Tatsache.
Soweit 2012.
Der 24. Zyklus war wie erwartet sehr schwach und der 25. wird es auch sein.
Leider haben die Autoren der neuen Untersuchung nur Frau Charvatova in der Liste Ihrer Literaturquellen. Entweder kannten sie nicht oder wollten nicht auf Landscheidt , Smith und Sharp verweisen.
Zum Abschluss eine Frage in die Runde: Geoff Sharp macht seit über einem Jahr kein Update mehr auf seiner Webseite. Weis jemand was da passiert ist?
Interessante These, wenn Sie denn stimmt wird es wohl ähnlich wie auf der Erde sein. Die Gravitation von Mond und Sonne bewirkt ja gerade mal einen Tidenhub von ca. 30cm.
Das zwischen Ebbe und Flut bis zu 14 Meter liegen wird mit dem Schwingungssystem erklärt das sich über die Äonen aufgebaut hat.
… was machen dann die bald vom PIK?
Die werden ganz lapidar kurz und bündig sagen, dass das Quatsch ist, denn sie haben ja die Physik verstanden, wenn ich Prof. Levermann richtig verstanden habe.
Um 1990 hat Theodor Landscheidt schon ähnliche Gedanken geäußert. Der Massenschwerpunkt des Sonnensystems verändert sich leicht innerhalb der Sonne durch die elliptischen Bahnen der Planeten und erzeugt ein Drehmoment. Ursprünglich als Graue Wissenschaft wegen ihrer Nähe zur Astrologie abgetan, könnte jetzt allmählich eine fundierte astrophysikalische Grundlage geschaffen werden. Landscheidt hat übrigens 1990 bereits eine Abnahme der Sonnenaktivität in den darauf folgenden Jahren erwartet, der sehr schwache Zyklus Nr. 24 wäre eine Bestätigung dafür. Er hat für die Periode um 2030 eine kühle Periode erwartet. Sollte sie tatsächlich eintreten, müsste sie ihm zu Ehren Landscheidt-Minimum genannt werden. Es stehen jedenfalls spannende Zeiten in der Forschung bevor.
Was den mit übersetzten Kommentar betrifft: Ja, selbstverständlich! Gravitation ist immer gegenseitige Anziehungskraft. Das gilt auch, wenn ein Apfel vom Baum fällt. Ihm fällt dabei auch die Erde ein Stück entgegen, allerdings so gering, dass es weder spür- noch messbar ist, aber berechenbar. Bei Erde, Venus und Jupiter muss man wohl davon ausgehen, dass ihre kumuliere Anziehungskraft die Sonne etwas stärker beeinflusst als der fallende Apfel die Erde.
Die Wissenschaftler sollten bei Unklarheiten an den Sonnengott Helios wenden. Der hat das Wissen über die Dinge.
sortiert mal bitte einer die diversen „s“ um bitte 😀
Alles schön und gut, aber auch Asbach Uralt.
Wer Theodor Landscheidt kennt, das dürften hier viele sein, weiß, dass er dass bereits vor über 15 Jahren wußte, verfaßte und veröffentlichte.
Das kommenden Sonnenminimum heißt nicht ganz grundlos bei vielen Wissenschaftlern „Landscheidt-Minimum“, weil er es ben schon vor fast 20 Jahren prognostiziert hatte, eben auf Grund der Gezeitenkräfte errechnet.
Nur, wer hört schon auf einen „Spektiker“ ? 😀
Genau So ist es.