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Solare Radioastronomie mit einem RTL USB Empfänger

Die meisten Amateurastronomen beobachten den Himmel im sichtbaren Licht, also in einem optischen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Hier ist bereits mit einfachen Teleskopen eine überwältigende Vielfalt von Objekten detailliert sichtbar – von den Planeten unseres Sonnensystems, die sich vor unserer kosmischen Haustür tummeln, bis hin zu unvorstellbar weit entfernten Galaxien. Mit geeigneten Schutzvorrichtungen kann auch die Sonne im sichtbaren Licht gut beobachtet werden. Dabei sind schon vielfältige Details auf der Sonnenscheibe zu erkennen. Aber es gibt auch noch viel mehr über unser Zentralgestirn in Erfahrung zu bringen als man vielleicht vermutet.

Als wertvolle Ergänzung zur rein optoastronomischen Beobachtung im für die Augen sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums kann mit einfachen Mitteln zusätzlich auch der Radiobereich erschlossen werden. Zum Beispiel ist Dank von inzwischen preiswert erhältlicher TV-Satellitentechnik der finanzielle Aufwand für einfache Experimente in bestimmten Empfangsbereichen relativ gering. Dabei kann beispielsweise nicht nur nachgewiesen werden, dass von der Sonne fortlaufend Radiostrahlung ausgesendet wird, sondern es kann auch im Rahmen der Genauigkeit des Experimentes auf die Temperatur am Ort der Strahlungsquelle geschlossen werden. Als Grundlage für diese Schlussfolgerung dient eine Reihe von formellen physikalischen Zusammenhängen, deren Handling für Fortgeschrittene problemlos zu bewältigen sein sollte. Weiterhin besteht die Möglichkeit mit relativ einfachen Mitteln Rauschstürme in der Sonnenatmosphäre zu beobachten. Beide Möglichkeiten werden später kurz beschrieben.

Die Sonne sendet im Prinzip elektromagnetische Strahlung über alle Wellenlängenbereiche aus. Diese breitbandige Radiostrahlung entsteht in allen Bereichen der Sonnenatmosphäre oberhalb der so genannten Photosphäre, der im sichtbaren Licht weißlich leuchtenden Oberflächenschicht der Sonne, die wir augenscheinlich gut sehen können. Quelle der Radiowellen ist dabei das extrem heiße und dadurch vollständig ionisierte Gas in der Sonnenkorona. Diese selbst ist normalerweise nur bei einer totalen Sonnenfinsternis als weitläufiger Strahlenkranz um die abgedunkelte Sonnenscheibe sichtbar. Es besteht nun ein Zusammenhang zwischen der Wellenlänge der Radiostrahlung und deren Entstehungsort innerhalb der Sonnenkorona. Grob gesagt liegt der Entstehungsort der Radiostrahlung mit abnehmender Wellenlänge, also hin zu höheren Radiofrequenzen, immer näher an der sichtbaren Sonnenoberfläche. Diesen Umstand kann man nutzen um auf einer ganz bestimmten Wellenlänge eine ganz bestimmte Schicht in der Sonnenkorona zu beobachten. Mit etwas Geschick lässt sich so auch die Temperatur des ionisierten Gases dieser Schicht grob bestimmen. Diese Beobachtungen gelingen besonders gut während eines Aktivitätsminimums der Sonne, weil dann andere, sehr dynamische Prozesse der Sonnenkorona praktisch zum erliegen gekommen sind. Zu Zeiten stärkerer Sonnenaktivität ist im Gegensatz dazu eine Beobachtung von Rauschstürmen eine sehr ergiebige Aufgabe.

Das ionisierte Gas (Plasma) in der Sonnenkorona ist einige Millionen Grad heiß, während die sichtbare Oberfläche der Sonne, die Photosphäre, nur etwa 5500 Grad aufweist. In den Gasschichten dazwischen steigt die Temperatur bis auf mehrere Millionen Grad in der Korona an. Weil nun im Prinzip jeder Wellenlänge der Radiostrahlung aus den ionisierten Gasschichten der Korona eine bestimmte Temperatur zugeordnet werden kann, besteht die Möglichkeit die Atmosphäre der Sonne bei unterschiedlichen Wellenlängen zu erkunden.

Ein mögliches Experiment mit TV-SAT-Equipment arbeitet dabei bei ca. 10 GHz, also auf einer Wellenlänge von ca. 3 Zentimetern. Damit geht der „Blick“ mit dem selbstgebauten Radioteleskop grob gesagt in eine Schicht der Sonnenatmosphäre welche Chromosphäre genannt wird. Diese Schicht ist bei einer Sonnenfinsternis als rot leuchtender Saum über der fast vollständig verdunkelten Sonnenscheibe zu erkennen. Auch beim Blick durch ein spezielles Sonnenteleskop, welches die Augen sicher vor dem sehr gefährlichen Licht der hellen Sonnenoberfläche schützt zeigt sich dieser schmale Saum um die Sonnenscheibe deutlich.

Es bietet sich daher an, ein spezielles Sonnenteleskop auf einer tragfähigen Montierung mit einem kleinen SAT-System zu kombinieren, um sowohl die Sonnenscheibe zusammen mit dem schmalen Saum der Chromosphäre optisch betrachten zu können als auch gleichzeitig eine Vorstellung über die Temperatur in der Chromosphäre mittels SAT-System zu bekommen.

Als Erweiterung des Experimentes ist anschließend eine Beobachtung des Himmels abseits der Sonne möglich um dort die Temperatur im interstellaren Raum zu erfassen.

Im Bereich „die Technik“ befindet sich eine physikalisch technisch orientierte Beschreibung dieses Experimentes als PDF. Die Beobachtung von Rauschstürmen ist im Bereich Technik unter e-callisto beschrieben.

sonnefreina.txt · Zuletzt geändert: 2019/04/09 22:08 von fschuller