Damals: Die Entdeckung der Sonnenflecken

Die Entdeckung der Sonnenflecken (1)

Wenn heutzutage eine Entdeckung gemacht wird, wird der Ruhm der Person zugesprochen welche die erste Veröffentlichung darüber gemacht hat. So gesehen ist die Entdeckung der Sonnenflecken eine der großen wissenschaftlichen Leistungen Ostfrieslands.
Der Pfarrer David Fabricius aus Westerhave bei Dornum und später Osteel in Ostfriesland widmete sich nachts den Sternen. Mit Johannes Kepler und Tycho Brahe stand er in Kontakt und seine Forschungen brachte ihm Ansehen auch über Ostfriesland hinaus.
Auch sein Sohn Johannes teilte diese Leidenschaft, doch er wurde zum Medizinstudium gedrängt wo er u.a. 1609 an die Universität von Leiden in die Niederlande kam. Kurz zuvor wurden die Fernrohre in dieser Region entwickelt und so kamen kurz darauf auch die ersten Fernrohre nach Ostfriesland.
Vater und Sohn betrachteten am 9. März 1611 mit ihrem optischen Gerät die Sonne und fanden dort einen kleinen schwarzen Fleck. Nur der extrem lichtschwachen Optik ist es wohl zu verdanken dass beide nicht erblindet sind. Der Fleck schien sich nicht zu bewegen und war die nächsten Tage immer noch zu sehen. Sohn Johannes veröffentlichte diese Entdeckung noch im Jahre 1611.
Kurz danach verliert sich die Spur der Fabricius. Es ist nicht genau bekannt wann Johannes verstarb, sein Vater folgte allerdings kurze Zeit später.
Das Hinscheiden David Fabricius ist tragisch: nachdem er einen Bauern in der Kirche des Gänsediebstahls beschuldigt hatte wurde er kurz danach mit einem Spaten erschlagen.
So kam die erste Veröffentlichung über Flecken auf der Sonne von den Fabricius’ aus Ostfriesland, gesehen wurden die Flecken aber schon früher…

Gruss
Helge

Hallo Dietmar,

erst einmal danke für die Mitteilung. Am Ende des Beitrages steht:
"So kam die erste Veröffentlichung über Flecken auf der Sonne von den Fabricius’ aus Ostfriesland, gesehen wurden die Flecken aber schon früher… ",
es geht also noch weiter zurück. Gemeint ist die erste Veröffentlichung als Buch o, ä., so wie es heute als Erstveröffentlichung angesehen wird.
Harriots Zeichnungen sind damals unveröffentlicht geblieben und erst 200 Jahre nach der Erstellung gefunden bzw ausgewertet worden.
Da ich kein Historiker bin und die Serie etwa 20 Beiträge enthalten soll wird/werden bestimmt irgendwer oder irgendetwas nicht berücksichtigt werden. Da bitte ich um Nachsicht.
Vieleicht noch eine weitere Bitte auch an die anderen Diskussionsteilnehmer: schreibt die Kommentare bitte in den Beitrag "Damals: Eine neue Serie", damit wird der Text nicht auseinandergerissen und kann besser gelesen werden.

Gruss
Helge

Übrigens: T. Harriot erscheint im dritten Beitrag dieser Serie...

<b>Die Flecken der Sonne (2)
</b>
Der Streit

Nur drei Tage vor den Fabricius', am 6. März 1611, bemerkten der Jesuitenpater Christoph Scheiner (1575-1650) und sein Schüler Johann Baptist Cysat (1588-1657) Flecken auf der Sonne. Doch wie so häufig glaubte sein vorgesetzter Ordensbruder nicht an solch einen Unsinn und wird mit der Aussage zitiert:
<i>„Die Sache wird von keinem alten Philosophen erwähnt (…). Also halten Sie diese Absurdität zurück und geben Sie sich nicht öffentlich bloß, sondern seien Sie vielmehr überzeugt, dass es bloß ein Fehler Ihres Auges oder Ihres Fernglases ist, welches Sie sogar in der Sonne Flecken sehen lässt“.*</i>
So berichtet Scheiner nur in zwei Briefen an den Augsburger Marcus Welser (1558-1614) über seine Entdeckung. Im Gegensatz zu der kirchlichen Vorgabe veröffentlichte Welser diese Briefe, allerdings zum Schutz von Scheiner unter dem Pseudonym Apelles.
Als Galilei (1564-1642) davon erfährt teilt er Welser mit dass er die Flecken schon 1610 beobachtet habe. Seine Zeichnungen darüber stammen allerdings erst aus dem Jahre 1612. Da ist es nicht verwunderlich dass es zum Streit zwischen Scheiner und Galilei kam.
Als inzwischen anerkannter Wissenschaftler schrieb Scheiner 1630 in Rom unter seinem Namen das Werk „Rosa Ursina“ über seine zahlreichen Beobachtungen der Sonnenflecken, welches auch einige Kritik an Galilei enthält.
Bei aller Rivalität waren sich aber beide über einen Punkt einig: die Entdeckung von David und Johannes Fabricius zu ignorieren…

<font size="1">* Zitat aus: L. Wöckel (1844): Populäre Vorlesungen über die Sternkunde</font id="size1">

Gruss
Helge

<b>Die Flecken der Sonne (3)</b>

Noch ältere Beobachtungen

Bereits am 8. Dezember 1610 betrachtete der Mathematiker und Philosoph Thomas Harriot (1560-1621) mit seinem neuen Fernrohr Flecken auf der Sonne. Dies wurde aber erst 200 Jahre später anhand seiner unveröffentlichten Notizen bekannt.
Erreichen Flecken eine Größe von 50.000 km können sie auch ohne Fernrohr gesehen werden. Natürlich nur wenn das Sonnenlicht durch Nebel oder Dunst deutlich abgeschwächt wird.
So findet man aus Niederschriften vor Christi Geburt Hinweise auf dunkle Punkte auf der Sonne. Es bestehen aber schon Zweifel wenn 354 v.Chr. von einem dunklen Gebilde „so groß wie ein Hühnerei“ berichtet wird.
In alten chinesischen Aufzeichnungen aus der Zeit 301 v.Chr. bis 1205 n.Chr. finden sich 45 Passagen über Sonnenflecken. Selbst in Europa beschreibt der Biograf von Karl der Großen, Einhard, dass im Jahre 806 der Merkur acht Tage lang als dunkler Fleck vor der Sonne gestanden hat. Auch Kepler dachte am 28. Mai 1607 in Prag an den Merkur als er eine dunkle Stelle auf der Sonne bemerkte. Der Planet Merkur ist aber maximal nur einen halben Tag vor der Sonne sichtbar.
So wurde die Existenz der seltsamen Flecken auf der Sonne zunehmend bestätigt. Da man keine Erklärung dafür fand war die Sache schon merkwürdig. Dann bemerkte man dass die Flecken sich bewegen...

Gruss
Helge

<font size="4">WICHTIG:</font id="size4">
Diese Reihe ist natürlich nicht von mir erfunden worden, es ist eine Zusammenstellung aus verschiedener Literatur die ich hier vorstellen möchte:
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Weitere Literatur:
Ekrutt, J. W. (1981): Die Sonne. Die Erforschung des kosmischen Feuers.- Gruner & Jahr, Hamburg
Fahr, H. J. & Willerding, E. A. (1998): Die Entstehung von Sonnensystemen.- Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin
Gribbin, J. (1995): Unsere Sonne, ein rätselhafter Stern.- Insel Verlag, Frankfurt/Main, Leipzig
Kahler, J. B. (1994): Sterne und ihre Spektren. Astronomische Signale aus Licht.- Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford
Kippenhahn, R. (1990): Der Stern von dem wir leben. Den Geheimnissen der Sonne auf der Spur.- Büchergilde Gutenberg, Gütersloh
Oberhummer, H. (1993): Kerne und Sterne. Einführung in die Nukleare Astrophysik. J. A. Barth, Leipzig, Berlin, Heidelberg
Lang, K. R. (1996): Die Sonne. Stern unserer Erde.- Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York
Strassmeier, K. G. (1997): Aktive Sterne. Laboratorien der solaren Astrophysik.-
Springer, Wien/New York </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (4)</b>

Wo laufen sie denn?

Schon bei den ersten Beobachtungen von Scheiner zeigte sich, dass sich die Flecken über die Sonne bewegen. Er erstellte alle zwei Tage ein Bild und trug die Position der Flecken auf der Oberfläche ein. Auch bemerkte er die perspektivischen Verzerrungen die sich aus der Kugelgestalt der Sonne ergeben. Die Flecken sind am Rand der Sonnenscheibe eher oval während sie zu Scheibenmitte eher ein kreisförmiges Aussehen besitzen.
Große Sonnenflecken können am Rand der Scheibe verschwinden um nach etwa 13 Tagen auf der anderen Seite wieder auf zu tauchen. Damit konnte der Nachweis der Rotation der Sonne erbracht werden, die sich innerhalb von etwa 27 Tagen einmal um sich selbst dreht.
Zusätzlich konnte festgestellt werden dass die Rotationsachse nicht senkrecht zur Erdbahn steht. Ähnlich der Schrägstellung der Erdachse können wir im Frühjahr mehr von der südlichen, im Herbst mehr von der nördlichen Sonnenhalbkugel sehen.

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Teil (3)</font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (5)</b>

Das Aussehen der Flecken

Bereits die von Scheiner 1630 veröffentlichten Bilder zeigen eine Zweiteilung der Flecken. Sie besitzen ein dunkles Zentrum (die Umbra) und einen weniger dunklen Rand (die Penumbra) mit einer Filamentstruktur die wie eine Trichterwand die Umbra umgibt.
Als im Jahr 1779 ein mit dem bloßen Auge sichtbarer Fleck erschien widmete Herschel seine Forschung den Sonnenflecken. Er hielt die Flecken für Löcher in den heißen Gaswolken die den Blick auf eine kühlere Dunstschicht freigibt. Seine Theorie bestand darin, dass nur die äußerste Hülle der Sonne diese hohen Temperaturen besitzt.
Die Umbra liegt tiefer als die Penumbra, dies erkannte 1774 schon der schottischen Astronom Alexander Wilson (1714-1786). Ihm fiel auf dass zum Rand der Sonnenscheibe hin nur die Penumbra sichtbar bleibt und die Umbra nur in den inneren Bereichen zu sehen ist. Diese Erscheinung wird auch das Wilsonsche Phänomen genannt.
Allerdings war Wilson nicht der erste. Bereits 1771 bemerkte der Pfarrer Christoph Schülen (1722-1790) diesen Effekt.

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Beitrag 3</font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (6)</b>

Der Zyklus der Sonnenflecken

Auch wenn im 17./18. Jahrhundert nicht bekannt war woraus die Sonne besteht oder wie sie aufgebaut ist fand man einige Regelmäßigkeiten heraus. Wieder war es kein Astronom, sondern der Apotheker Heinrich Samuel Schwabe (1789-1875) aus Dessau der auf ungewöhnlichem Wege zu seinen Ergebnissen kam.
Er verkaufte seine Apotheke um sich ausschließlich der Biologie und der aufkommenden Astronomie zu widmen. Er vertrat die Ansicht, dass es noch weitere Planeten innerhalb der Merkurbahn geben müsste die als kleine schwarze Punkte zu erkennen sind. Aufgrund der hohen Oberflächentemperaturen dieses Planeten wurde er "Vulkan" genannt. Damit keine Verwechselung mit den Sonnenflecken passieren konnte, beobachtete Schwabe mehrere Jahre die Sonne und zeichnete die Flecken auf. Nach 17 Jahren des Aufzeichnens schrieb er wieder einen Artikel für die Astronomischen Nachrichten in denen er seine Schlussfolgerungen zusammen fasste.
In den Jahren 1836-1839 konnte er jeden Tag mindestens einen Fleck beobachten, während es in den Jahren um 1833 und 1843 über drei Monate keine Flecken gab. Er schloss auf einen etwa zehnjährigen Rhythmus in denen die Flecken sehr häufig oder nahezu überhaupt nicht auftreten. Leider interessierte sich zunächst niemand dafür…

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Teil 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (7)</b>

Der Beweis des Sonnenfleckenzyklus

Alexander von Humboldt erwähnte 1850 Schwabes Arbeit und listete aus diesen Beobachtungen die Tage der fleckenfreien Sonne auf. Nun waren seit der Veröffentlichung sieben Jahre vergangen, aber Schwabe lieferte bereitwillig diese Daten nach. So wurde die Vermutung bestätigt, dass etwa alle zehn Jahre ein Maximum an Sonnenflecken auftritt. So bekam Schwabe im Alter von 61 Jahren die wissenschaftliche Anerkennung und dazu die Goldmedaille der Königlichen Astronomischen Gesellschaft aus London.
Heute ist bekannt dass die Flecken etwa alle elf Jahre zuverlässig in einem Maximum auftreten. Allerdings gab es auch wenige Ausnahmen.
Die Sonnenflecken treten einzeln oder in Gruppen auf. So fragte man sich was wichtiger für die Beschreibung der Sonnenaktivität ist: die Zahl der Flecken oder der Gruppen? Wieder fand kein Berufsastronom einen Weg, diesmal kam die Idee aus der Schweiz...

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Teil 3</font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne ( 8 )</b>

Die Sonnenfleckenrelativzahl

Ein Mathematiklehrer aus Bern, Rudolf Wolf (1816-1893), rief zu einer internationalen Sonnenüberwachung auf. Von möglichst vielen Stellen auf der Erde sollte möglichst an jedem Tag die Sonne beobachtet werden. Für den Datenaustausch war aber ein Standard notwendig. Wolf entwickelte ein System der Sonnenfleckenrelativzahlen das über 100 Jahre Bestand haben sollte. Wolf wurde 1847 Direktor der Züricher Sternwarte und bekam später den Lehrstuhl für Astronomie in Zürich.
Vereinfacht dargestellt zählt man die Gruppen der Flecken, danach alle Flecken, egal ob sie zu einer Gruppe gehören oder nicht. Dann wird die Anzahl der Flecken mit der zehnfachen Anzahl der Gruppen addiert.
Diese Methode ist aber auch ungenau: verschwindet z.B. eine Gruppe von 30 Flecken hinter dem Horizont, so sinkt die Relativzahl um 40 ohne dass irgendetwas Besonderes auf der Sonne passiert ist.
Weitere Erkenntnisse erlangte dann der Sohn eines Bierbrauers…

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Beitrag 3</font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (9)</b>

Das Schmetterlingsdiagramm

Richard Christopher Carrington (1826-1875) war der Sohn eines reichen Bierbrauers und sollte eigentlich eine Karriere als Theologe beginnen. Er interessierte sich aber mehr für die Astronomie. Nach einer dreijährigen Lehrzeit als Beobachter erbaute er sich seine eigene Sternwarte. Die Beobachtungen von Schwabe waren nun bekannt, Wolf hat sich mit Fleckenzyklus beschäftigt und so sah Carrington das Studieren der Sonnenflecken als eine passende Aufgabe – mit großem Erfolg, wie sich zeigen sollte.
Bei der Betrachtung der Flecken erkannte er, dass sich die Sonne nicht wie ein starrer Körper dreht. Die Flecken am Äquator bewegten sich ein bis zwei Tage schneller um die Rotationsachse als die „Kollegen“ in den höheren Breiten. So konnte er eine schnellere Rotation der Sonnenoberfläche im Äquatorbereich nachweisen.
Zu dem fiel ihm auf, dass sich die Flecken bei einem Maximum näher am Äquator in so genannten Bändern bilden (bis 15° Breitenabstand) als bei einem Minimum. Dann kann der Breitenabstand der Bänder bis zu 35° betragen. Deutlich wird dies, wenn man die Fleckenpositionen über einen oder mehreren Zyklen aufzeichnet. Das Ergebnis ist eine grafische Darstellung die Schmetterlingsdiagramm genannt wird. Daraus ist ersichtlich, dass der Breitenabstand nach einem Minimum größer ist als am Ende des Zyklus.
Außerdem konnte er als Erster einen Flare-Ausbruch beobachten und vermutete richtig, dass diese Ausbrüche einen Einfluss auf das Magnetfeld der Erde haben können. Leider kam er nicht dazu seinen Ruhm zu genießen…

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (10)</b>

Schicksalsschläge

Nach seinen Entdeckungen erkrankte Carrington schwer, verkaufte seine inzwischen geerbte Brauerei und zog sich 1865 nach Surrey zurück und baute sich dort wieder eine Sternwarte. Doch nicht genug, das Schicksal hielt noch weitere Überraschungen bereit.
Kurz nach seiner Erkrankung wurde ein Mordanschlag auf seine Frau Rose Ellen verübt. Erfolglos, zum Glück, der Täter konnte gefasst und verurteilt werden.
Im November 1875 wurde Rose Ellen tot aufgefunden. Anscheinend war sie an einer Überdosis ihrer Medizin gestorben. Der Hausarzt erklärte die Menge der von Carrington verabreichten Dosis für ungefährlich. Da auch kein Gift nach zu weisen war blieb die Todesursache unbekannt. Trotzdem rügte das Gericht Carrington wegen mangelnder Fürsorge gegenüber seiner Frau. Dies ging ihm nahe und er verließ nach der Verhandlung sein Haus und erschien erst eine Woche später in seinem von den Bediensteten inzwischen verlassenen Anwesen. Danach wurde er nicht mehr gesehen. Tage später brachen besorgte Nachbarn die Türen auf und fanden Carrington tot vor. Offiziell wurde von einer Hirnblutung gesprochen, ein Selbstmord wurde nicht ausgeschlossen.

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (11)</b>

Die Benennung der Zyklen

Bisher hatten die Astronomen nicht viel zu ihrer Wissenschaft beigetragen. Dafür konnten Fabricius (Arzt), Schwabe (Apotheker), Wolf (Mathematiklehrer) und der Brauereibesitzer Carrington wichtige Ergebnisse in der Sonnenforschung liefern. Daran änderte sich zunächst auch nichts. Auch der Gymnasiallehrer aus Anklam, Gustav Spörer (1822-1895), beobachtete die Sonne und kam unabhängig von Carrington auf die unterschiedliche Eigenrotation. Aus seinen Aufzeichnungen heraus bestätigte er auch die Ergebnisse des Schmetterlingsdiagramms.
Er wurde 1875 als Observator nach Potsdam berufen und seine Forschungen führten 1879 zur Gründung des Astrophysikalischen Observatoriums in Potsdam.
Nun wurden die bisherigen Ergebnisse bestätigt und der 11-Jahre Zyklus genauer untersucht. Man nummerierte die einzelnen Zyklen: das bekannte Maximum im Jahre 1760 bekam die 1, aktuell (2011) sind wir im 23. Zyklus angekommen. Im Jahr 2012 wird das nächste Maximum erwartet.
Zum Erstaunen von Spörer gab es aber merkwürdige Unregelmäßigkeiten im Sonnenzyklus…

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (12)</b>

Das Maunder-Minimum

Nachdem die Regelmäßigkeit des 11-Jahres Zyklus erkannt wurde hatte schon Wolf versucht die vorhandenen Daten für die Zyklen in der Vergangenheit auszuwerten. Dies gelang ihm nur bis etwa zum Jahre 1700. Auch wenn bei den alten Daten eine gewisse Unsicherheit über die Genauigkeit der Beobachtungen herrscht, so schien es, als ob es in der Zeit von 1645-1715 kaum Flecken auf der Sonne gegeben hat. Spörer konnte diesen Trend bestätigen und der englische Sonnenforscher Edwald Walter Maunder (1851-1928) bestätigte 1890 diese Vermutung. Seitdem wird von der „fleckenlosen“ Zeit von 1645-1715 vom Maunder-Minimum gesprochen.
Dass so wenige Daten zur Verfügung stehen mag verwundern. Fernrohre gab es damals relativ günstig, die Beobachtung der Flecken ist einfach.
In dieser Zeit hat man die Teilung des Saturnrings erkannt, fünf Saturnmonde entdeckt und Venus und Merkur als schwarze Punkte vor der Sonnenscheibe ziehen sehen.
Anscheinend ist das Interesse an den Flecken erlahmt weil es keine zu sehen gab. Über 32 Jahre hinweg gibt es überhaupt keine Erwähnung eines Flecks.
Es deuten auch andere Hinweise auf das Fehlen der Flecken hin: bei einer starken Sonnenaktivität treten vermehrt Nordlichter auf, Aufzeichnungen solcher Beobachtungen fehlen nahezu.
Der entscheidende Hinweis zum Auftreten der Sonnenflecken in der Zeit vor 1615 kam überraschend aus einer ganz anderen Richtung…

Gruss
Helge

<font size="1"> Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (13)</b>

Die Sprache der Bäume

Durch die kosmische Strahlung wird in der oberen Erdatmosphäre in geringen Mengen das Kohlenstoffisotop C14 gebildet. Dieses zerfällt mit einer Halbwertzeit von 5730 Jahren wieder in C12. Die Pflanzen nehmen dieses Isotop genau wie den normalen Kohlenstoff auf und bauen ihn in ihr Material ein. Nach dem Tod verringert sich der C14-Anteil und das Alter kann bestimmt werden.
Dieses Verhältnis von C12 zu C14 wird auch für die Datierung von archäologischem Material verwendet.
Was hat das nun mit den Flecken zu tun? Bei hoher Sonnenaktivität werden starke Magnetfelder aufgebaut die die kosmische Strahlung von der Erde ablenken. So wird auch weniger C14 gebildet.
Werden nun z.B. die Jahresringe von Bäumen auf C14 untersucht, kann daraus auf die Sonnenaktivität geschlossen werden.
So wurde neben dem bereits bekannten Maunder-Minimum ein zweites Minimum entdeckt. Es liegt in der Zeit von 1460-1540 und wird als das Spörer-Minimum bezeichnet.
Aus diesen Messungen geht auch hervor, dass die Sonnenaktivität von 7.000-3.000 Jahren vor heute wesentlich geringer war und größeren Schwankungen unterlag.
Wenden wir uns nun wieder den Flecken zu und schauen einmal nach wie sie eigentlich aussehen…

Gruss
Helge

<b>Die Flecken der Sonne (14)</b>

Löcher in der Sonne

Bereits Scheiner konnte beobachten dass die Sonne eine körnige Oberfläche besitzt. Helle, kleine Flecken tauchen umgeben von etwas dunkleren Bereichen auf und verschwinden wieder. Der französische Sonnenforscher Jules Janssen (1824-1907) begann 1887 mit dem fotografieren der Sonnenoberfläche. Die Qualität dieser Aufnahmen ist so gut, dass sie erst in den 1960’er Jahren wieder erreicht wurde.
Diese Granulation besteht aus heißen Gasblasen die schnell aufsteigen, sich abkühlen und schnell wieder absinken. Der Durchmesser dieser Bereiche liegt bei etwa 1.500 km. Werden Bilder der Granulation hintereinander abgespielt, so kann man die brodelde Bewegung sehen.
Inmitten dieser Granulation treten die Sonnenflecken auf. Die dunklen Bereiche in der Mitte, die Umbra, erscheint nur deshalb dunkler weil sie mit etwa 4.000°C wesentlich kühler als die Bereiche der Granulation mit einer Temperatur von 5.500° C ist. Bei geeigneten Bedingungen lassen sich auf der Umbra auch Anzeichen einer Granulation erkennen.
Um die Umbra herum tritt die Penumbra auf. Es sind schmale, filamentartigen Fäden die von der Umbra schräg nach aussen zur Oberfläche ziehen. Durch diese Filamente erscheinen die Flecken wie Löcher in der Sonnenoberfläche.
Nach und nach konnten die Strukturen beschrieben und der Aufbau der Flecken dargestellt und ausgewertet werden, wie sie aber entstehen war noch unbekannt.
Die Lösung dafür verdanken wir indirekt Jules Verne…

Gruss
Helge

<font size="1"> Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (15)</b>

George Ellery Hale (1868-1938)

Es war eigentlich nur Glück dass die Familie Hale in einen Vorstadtbezirk von Chicago zog. So entkamen sie dem großen Feuer von 1871, bei dem ihr altes Wohnhaus völlig niederbrannte. Vater Hale gründete eine Firma für Fahrstühle, es war ein lohnendes Geschäft für die immer größer werdende Nachfrage der immer höher konstruierten Gebäude in den Großstädten.
Sohn George interessierte sich zunächst für die Mikroskopie und richtete sich ein chemisches Labor ein. Nach dem Lesen des Buches „Die Reise zum Mond“ von Jules Verne benannte er sein Labor in „Observatorium“ um und beschäftigte sich mit der Astronomie. Vater Hale sah dies mit gemischten Gefühlen: für das Fahrstuhlgeschäft war das Hobby uninteressant, aber immerhin war es ein wissenschaftliches Gebiet und George zeigte sich handwerklich und technisch begabt. Er baute sich sein eigenes Spektroskop und untersuchte die von Fraunhofer entdeckten Sonnenlinien. Unterstützung bekam er vom Direktor der Allegheny-Sternwarte in West Virginia, Samuel P. Langley (1834-1906), der ihm Hilfe und Anregungen bei den Experimenten gab.
Er studierte die Werke des englischen Sonnenphysikers Norman Lockyer und konnte bei einem Besuch in Frankreich Jules Janssen, den Direktor der Sternwarte von Meudon in der Nähe von Paris treffen und über die große Entdeckung diskutieren, die Janssen und Lockyer im Jahre 1868 unabhängig voneinander gemacht hatten…

Gruss
Helge

<font size="1">Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (16)</b>

August 1868

Im August 1868 fand eine totale Sonnenfinsternis in Guntur/Indien statt. Janssen erkannte bei der kurzen Dunkelheit dass die Protuberanzen das meiste Licht in den Wellenlängen des Wasserstoffs abstrahlen. Mit seinem Spektroskop, das nur das Licht der alpha-Linie des Wasserstoffs durchließ, konnte er die Protuberanzen auch am Tag beobachten. Er sah wie sie in wenigen Stunden von der Oberfläche aufstiegen und wieder verschwanden. Er war von seiner Entdeckung so begeistert dass er erst einen Monat später seine Entdeckung der französischen Akademie der Wissenschaften mitteilte. Als der Brief ankam wurde gerade eine Mitteilung von Lockyer verlesen, der ebenfalls von Protuberanzen auf der Sonne berichtete. So konnte Janssen zwar als erster diese Erscheinungen beobachten, die erste Veröffentlichung stammt aber von Lockyer. Die Akademie beschloss eine Medaille für die Entdeckung zu prägen auf der beide Forscher auf jeweils einer Seite abgebildet wurden.
Nach dem Treffen mit Janssen hatte Hale also die Kenntnisse darüber was er beobachten konnte, nun fehlte nur noch die technische Ausstattung…

Gruss
Helge

<font size="1"> Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (17)</b>

Der Spektroheliograf

Hale studierte am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und erbat sich für seine Doktorarbeit das Thema „Die Fotografie von Protuberanzen“. Lange Zeit hatte er keinen Erfolg damit. Das Prinzip statt des Beobachters eine fotografische Platte zu benutzen um die Bilder des Spaltes aufzuzeichnen wurde im Prinzip auch schon von Oswald Lohse (1845-1915) beschrieben. Unabhängig von Hale hat auch schon Henri Alexandre Deslandes (1853-1948) das Prinzip eines Spektroheliografen beschrieben, Hale war aber der erste der ein solches Gerät bauen konnte. Damit wurde die Beobachtung der Protuberanzen erheblich vereinfacht und es konnten Bilder der gesamten Sonnenscheibe aufgenommen werden.
Heute kann die Sonne mit geeigneten Filtern beobachtet werden die nur das Licht der H-Alpha-Linie durchlassen.
Doch befassen wir uns zunächst einmal mit einem Nobelpreisträger des Jahres 1902…

Gruss
Helge

Die Antwort darauf findet sich in: Damals, eine neue Serie.

Gruss
Helge

<b>Die Flecken der Sonne ( 18 ) </b>

Der Zeeman-Effekt

Bereits 1862 untersuchte Michael Faraday (1791-1867) den Einfluss von Magnetfeldern auf das Lichtspektrum. Er konnte nichts auffälliges feststellen. Der Holländer Peter Zeeman (1865-1943) griff diese Thematik auf und untersuchte die Spektren mit den inzwischen wesentlich verbesserten technischen Geräten seiner Zeit.
Zeeman untersuchte die gelbe Natrium-Linie die von Fraunhofer mit D bezeichnet wurde. In einem starken Magnetfeld spaltet sich die Linie in feine, einzeln nebeneinander stehende Linien auf. Der Abstand der Linien lässt auf die Stärke und deren Polarisation lassen auf die Richtung des Magnetfeldes schließen. Für diese Entdeckung erhielt Zeeman 1902 den Nobelpreis.
Einige Jahre später wollte Hale diesen Effekt nutzen um auf der Sonne nach Magnetfeldern zu suchen. Er hatte mit seinem Spektroheliographen die Sonne im Licht der roten Wasserstofflinie, aber auch in anderen Bereichen fotografiert und hatte den Eindruck, dass die H-Alpha-Linie in der Nähe von Sonnenflecken eine Wirbelstruktur zeigen die auf ein starkes Magnetfeld hinwiesen.
Dabei entdeckte er auch dass der Sonnenfleckenrhytmus gar nicht elf Jahre beträgt…

Gruss
Helge

<font size="1"> Quellen: siehe Beitrag 3

geändert wegen fehlender Quellenangabe</font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (19)</b>

Sonnenflecken und Magnetfelder

Bei seinen Untersuchungen verglich Hale die Spektren der ungestörten Sonnenoberfläche mit denen der Flecken. In den Flecken traten einige Linien stärker hervor. In Laborversuchen erkannte er, dass diese Linien deutlicher werden wenn die Temperatur geringer wird. Hale schloß daraus, dass die Sonnenflecken „kälter“ sind als die umgebende Sonnenoberfläche. Die Flecken besitzen eine Temperatur von etwa 4.000°C während die Sonnenoberfläche etwa 5.500 °C erreicht.
In seinem Labor untersuchte Hale Spektren leuchtender Gase die einem starken Magnetfeld ausgesetzt wurden. Dabei konnte er den Zeeman-Effekt beobachten und folgerte, dass die Sonnenflecken sehr starke magnetische Felder beinhalten. Das Magnetfeld der Erde und die „normale“ Sonnenoberfläche besitzen eine Magnetfeldstärke von etwa 0,5 Gauss, während die Feldstärke der Sonnenflecken bis zu 2.900 Gauss erreichen konnte. Im Jahre 1908 veröffentlichte Hale eine Arbeit „Über die mögliche Existenz von Magnetfeldern in Sonnenflecken“ und beschrieb darin dass die Sonnenflecken nicht nur starke magnetische Gebiete sind sondern dass manche Flecken „Nordpole“ und manche „Südpole“ waren.

Gruss
Helge

<font size="1"> Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">

<b>Die Flecken der Sonne (20)</b>

Der magnetische Zyklus

Die Sonnenflecken treten oft paarweise auf und sind in Ost-West-Richtung orientiert. Da durch die Rotation der Sonne die Flecken nach Westen wandern wird der westliche Fleck als der „vorangehende“, und der östliche Fleck als der „nachfolgende“ Fleck bezeichnet.
Bei Fleckenpaaren sind die Flecken immer von verschiedener Polarität: ist der eine ein Nordpol, so ist der andere ein Südpol. Dabei sind die Flecken auf der Süd- und der Nordhalbkugel der Sonne entgegengesetzt gepolt. Sind auf der Südhalbkugel alle vorangehenden Flecken Nordpole, so sind auf der Nordhalbkugel alle vorangehenden Flecken Südpole. Diese Polarität ändert sich am Ende eines Fleckenzyklus. Die bisherige Folge des vorangehenden „Nordpol“-Flecks kippt nach 11 Jahren zu einem neuen 11-Jahre-Zyklus mit einem vorangehenden „Südpol“-Fleck. So wird die Ausgangssituation eines Sonnenzyklus erst nach 22 Jahren wieder erreicht.

<font size="1"> Quellen: siehe Beitrag 3 </font id="size1">
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Damit endet die Serie der Geschichte der Entdeckung der Sonnenflecken aufgrund der Zweifel an der Zitatangaben und der fehlenden Recherche in den Originalveröffentlichungen.
Ich danke allen Lesern für die Treue und denke dass demnächst bessere Beispiele und wissenschaftlich fundiertere Artikel erscheinen werden - ich würde mich freuen.
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Gruss
Helge