Sonnenflecken, Photosphärische Fackeln und Lichtbrücken - Die äussere Form der Flecken und Fackeln

von März 2001, Heinz Hillbrecht und Wolfgang Paech

Manchmal schon mit blossem Auge (!! Filter zur Lichtdämpfung benutzen !!), aber besonders mit dem Feldstecher oder Teleskop, sind kleine dunkle Gebilde auf der Sonnenscheibe sichtbar - die Sonnenflecken. Oft ist zu beobachten, dass sie sich in grossen und kleinen Gruppen zusammenscharen - den Sonnenfleckengruppen.

Kleine Gruppen mit wenigen Flecken zeigen keine regelmässige Ordnung. Sie erscheinen einfach als Ansammlung von Flecken. Grosse Fleckengruppen aber bestehen in der Regel (seltene Ausnahmen sind möglich) aus zwei Gebieten, in denen sich die Flecken häufen und zwischen denen nur wenige oder keine Flecken sind (Typen B bis G). Diese Anordnung nennt man bipolar, d.h. die Flecken sind an zwei Polen konzentriert. Einfachere Gruppen ohne deutlich getrennte Fleckenzentren werden unipolar genannt ( Typen A, H, J).

Schema einer bipolaren Sonnenfleckengruppe mit den wichtigsten Begriffen für die beobachtbaren Details. © 2001, W. Paech

Die wichtigsten Formen, aus denen sich Sonnenflecken aufbauen, sind unten im Bild schematisch dargestellt. Sehr kleine Sonnenflecken erscheinen als dunkle punktförmige Gebilde. Bei ihnen unterscheidet man zwischen Sonnenflecken und Poren, deren Lebensdauer meist nur wenige Minuten beträgt. Poren werden bei der Bestimmung der Relativzahl nicht berücksichtigt. Grössere Sonnenflecken bestehen aus einem dunklen Kern, der Umbra, und einem etwas helleren Hof, der Penumbra. Bei direkter Beobachtung mit dem Auge am Okular (!! Filter benutzen! Erblindungsgefahr !!) sieht man eine mehr oder weniger gleichmässig schwarze, rotbraune oder manchmal fast graue Umbra. Die Penumbra scheint aus vielen hellen und dunklen Fäden, den Penumbra - Filamenten, zu bestehen. Diese sind von der Umbra deutlich nach aussen orientiert. Die wenigsten Sonnenflecken mit Penumbra haben eine wirklich kreisförmige Gestalt. In aller Regel wird man auch helle schmale Einkerbungen in den Fleck sehen, die Penumbra und Umbra manchmal wie helle Zungen durchschneiden. Diese Strukturen werden Lichtbrücken genannt.

Beobachtet man einen regelmässigen runden Fleck nahe dem Zentrum der Sonnenscheibe und verfolgt ihn über einige Tage, so wird er zum Sonnenrand hin immer schmaler. Die Sonne ist eine rotierende Gaskugel und so ergibt sich eine perspektivische Verzerrung des Sonnenflecks auf ihrer Oberfläche. Die Verbindungslinie zwischen den beiden Hauptflecken einer bipolaren Gruppe wird als Achse der Fleckengruppe bezeichnet. Bei jungen Gruppen ist diese Achse noch fast parallel zum Sonnenäquator (und damit den anderen Breitenkreisen) ausgerichtet. Mit wachsendem Alter der Gruppe verschiebt sich die Achse zunehmend. Wie alle gasförmigen Körper im Sonnensystem (z.B. auch Jupiter und Saturn) rotiert die Sonne an ihrem Aquator schneller, wo sie sich in 25 Tagen einmal um ihre Achse dreht (siderische Rotation). In 40 Grad Breite braucht sie schon 27 Tage für eine Rotation. Objekte in niedrigeren Breiten "überholen" also solche in höheren Breiten. Diesen Effekt nennt man die Differentielle Rotation der Sonne. Nähert sich ein Fleck dem Sonnenrand, werden in seiner Umgebung helle Gebiete sichtbar, die Sonnenfackeln. Sobald die Fleckengruppe in den etwas dunkler erscheinenden Randbereich (Randverdunklung der Sonne) gelangt, werden sie deutlich sichtbar.

Aufnahme des Sonnenrandes mit Fackelgebieten und der deutlich sichtbaren Randverdunklung. Aufnahme am 15. September 1982, © 2001, W. Paech

Fackeln können auch ohne Flecken vorkommen. Helligkeit und Dunkelheit sind Ausdruck der auf der Sonne herrschenden Temperaturen. Während in Sonnenflecken das Gas nur etwa 4.500 Grad Celsius heiss ist, hat die übrige Sonnenoberfläche (Photosphäre) eineTemperatur von etwa 5.500 Grad. In den Fackeln ist es noch um einige hundert Grad heisser, aber vor der hellen Photosphäre im Zentrum der Scheibe heben sie sich nicht kontrastreich genug ab.

Klassifikation und Entwicklung von Sonnenflecken und Fleckengruppen unterscheiden sich durch das Vorhandensein von Penumbren, dem Vorhandensein einer Bipolarität, Grösse und Form der Flecken.

Die Klassifikation von Sonnenflecken
Die Relativzahlbestimmung und der Sonnenfleckenzyklus

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