Was ist Sonnenwind?

Der Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonne oder einem beliebigen Stern in alle Richtungen ausströmt. Es besteht hauptsächlich aus freien Protonen und Elektronen (Plasma) mit Energien von etwa 1 keV (Kilo-Elektronen-Volt). Dieser recht energiegeladene, aber Sonnenwind ist aufgrund seiner geringen Dichte in der Regel ungefährlich. Es erstreckt sich etwa 100 AE (Astronomische Einheiten, Erde-Sonne-Abstände) nach außen, etwa dreimal so weit von der Sonne entfernt wie die Umlaufbahn von Neptun, wo es mit dem interstellaren Medium kollidiert. Die Region, in der dieser Wind vorherrscht, wird als Heliosphäre bezeichnet.

Es ist nicht vollständig bekannt, wie der Sonnenwind der Sonne entweicht und nach außen wandert. Dies liegt zum Teil an der extrem hohen Temperatur der Korona, der höchsten Schicht der Sonnenatmosphäre, die zwischen 1 und 3 Millionen Kelvin (1 und 3 Millionen Celsius, 1.8 und 5.4 Millionen Fahrenheit) liegt und gelegentlich Höchstwerte von 10 Millionen Kelvin erreicht. Die hohe Temperatur der Korona ist eine ungelöste Frage in der Physik selbst, aber die Geschwindigkeit des Windes, der von der Sonne ausgestoßen wird – zwischen 400 und 700 km/s – ist ein weiteres Rätsel. Selbst unter Berücksichtigung der hohen Temperatur der Korona müssen diese Teilchen von irgendwoher zusätzliche kinetische Energie erhalten, um der Sonne mit der Geschwindigkeit zu entkommen, die sie tun. Die von freien Elektronen erzeugten Magnetfelder können zur Beschleunigung der Protonen von der Sonne weg beitragen.

Der Sonnenwind ist die Quelle verschiedener von der Erde aus sichtbarer Phänomene, darunter die Polarlichter (Nordlichter und Südlichter), geomagnetische Stürme, von denen die schwersten Stromnetze beschädigen und Astronauten in Gefahr bringen können, und die Plasmaschweife von Kometen. Die Sonne emittiert etwa 6.7 ​​Milliarden Tonnen Sonnenwind pro Stunde, was nach viel klingt, aber verteilt über die Weiten des Weltraums praktisch zu nichts wird. Eine Windmasse der Erde wird nur alle 150 Millionen Jahre ausgestoßen, und die Sonne hat in ihrem Alter von 0.01 Milliarden Jahren nur 4.57% ihrer Masse verloren. Andere Sterne, insbesondere Wolf-Rayet-Sterne, verlieren im Laufe der Zeit viel mehr Masse durch Sonnenwind. Während die Sonne 50 Billionen Jahre benötigen würde, um ihre gesamte Masse durch den Wind auszustoßen, benötigt ein Wolf-Rayet-Stern nur etwa 100,000.

Der Sonnenwind ist das primäre Phänomen im Weltraum für eine große Entfernung, aber nicht für immer. Der Einfluss dieses Windes beginnt beim Abschlussschock, etwa 75 AE von der Sonne entfernt, zu schwanken, wo seine Geschwindigkeit von Überschall auf Unterschall abnimmt. Die Raumsonde Voyager 1 erreichte am 23.-24. Mai 2005 den Terminierungsschock. Die von ihren Sensoren zurückgesendeten Daten geben Wissenschaftlern eine bessere Vorstellung davon, wie sich die Dynamik ändert, wenn der Sonnenwind nicht der Haupteinfluss auf die lokale Weltraumumgebung ist.