Von Jay M. Pasachoff
Daher ist die Beobachtung totaler Sonnenfinsternisse nach wie vor eine wichtige Ergänzung zu erd- und weltraumgestützten Erkundungen der Sonne, die mit künstlichen Verfinsterungen arbeiten.
Um einen wesentlichen Beitrag zur Sonnenforschung zu leisten, müssen moderne Finsternisexpeditionen allerdings überlegt vorgehen. Sie sollten bei ihren Beobachtungen eine höhere Auflösung (im Hinblick auf Ort, Zeit oder Wellenlänge) erzielen als die Satelliten im All.
Alternativ können sie auch in Wellenlängen- oder Raumbereichen beobachten, die Satelliten aus technischen Gründen nicht zu untersuchen vermögen.
Die Natur macht's möglich
Ein entscheidender Vorteil von natürlich auftretenden Finsternissen ist, dass sich ihre Beobachtung kurzfristig planen lässt. Satellitenmissionen erfordern hingegen viele Jahre oder gar Jahrzehnte an Vorbereitung. Zudem lassen sich für irdische Finsternisexpeditionen neu entwickelte Ausrüstungsgegenstände nutzen, die erst seit Kurzem erhältlich sind oder die sich nicht für die rauen Bedingungen im Weltraum eignen.
Um ein Beispiel zu nennen: Spiros Patsourakos vom Institut d'Astrophysique Spatiale (Orsay, Frankreich) beobachtete im Jahr 1998 eine natürliche Finsternis und kombinierte seine Messungen mit Soho-Daten. Aus beiden gemeinsam konnte er erstmals die Radialgeschwindigkeit einer bestimmten Komponente des Sonnenwinds bestimmen. Daraus leiteten Patsourakos und seine Kollegen ab, woher diese Komponente stammt. Dieses Ergebnis hätte allein mit Hilfe von künstlichen Finsternissen nicht erreicht werden können.
Jeffrey Kuhn (University of Hawaii), Alan Ridgeley (Rutherford Appleton Laboratory, England) und ihre Kollegen nutzen Finsternisse, um die Sonnenatmosphäre im Infrarot zu beobachten. Einige Spektrallinien in diesem Bereich des Spektrums hat man bei mehreren Mikrometer Wellenlänge gefunden oder vermutet sie dort. Anhand von Daten der Sonnenfinsternis von 1994 ordneten Kuhn und andere die koronalen Emissionslinien bei 1,25 und 1,43 Mikrometern dem Element Silizium zu, dem acht beziehungsweise neun seiner vierzehn Elektronen fehlen. Möglicherweise haben die Forscher auch achtfach ionisiertes Silizium bei 3,93 Mikrometer Wellenlänge nachgewiesen.
Sie beobachteten diese Emissionslinie während der Finsternis am 26. Februar 1998 über dem Pazifik an Bord eines C-130-Frachtflugzeugs. Wenn sich das Ergebnis bestätigen ließe, wäre diese Spektrallinie die bislang hellste der Korona im infraroten Teil des elektromagnetischen Spektrums. Damit würden sich die Chancen verbessern, das Magnetfeld der äußeren Sonnenatmosphäre direkt zu erforschen und zu vermessen.
Bei derselben Finsternis untersuchten Kuhn und seine Kollegen die Infrarotstrahlung von feinem Staub in der Umgebung unseres Zentralsterns. Sonnenlicht, das weiter draußen an interplanetarem Staub reflektiert wird, ist für das schwache, diffuse Zodiakallicht verantwortlich, das sich an einem dunklen Landhimmel nach der Abend- oder vor der Morgendämmerung beobachten lässt. Der dafür verantwortliche Staub liegt hauptsächlich in oder nahe der Ebene des Sonnensystems.
Er stammt von Kometen sowie von Zusammenstößen zwischen Kleinplaneten und Meteoroiden und bewegt sich auf Spiralbahnen langsam in Richtung Sonne. Die Forscher haben Zodiakalstaub sogar innerhalb der Korona nachgewiesen.
Bilder der Korona
Einige Astronomen vermuten, dass die aus dem äußeren Sonnensystem strömenden Körnchen sich in Ringen innerhalb der Korona sammeln könnten. Beobachtungen, die diese These stützen, gibt es bislang jedoch nicht.
Form und Struktur der Korona verändern sich von Finsternis zu Finsternis dramatisch, weil die Sonne einen elf Jahre währenden Aktivitätszyklus durchläuft.
Eine merkliche Veränderung bestand sogar zwischen der Finsternis vom 26. Februar 1998 und der vom 11. August 1999. Erstere zeigte eine für das Sonnenminimum typische längliche Korona, Letztere eine für das Sonnenmaximum typische, mehr oder weniger runde äußere Sonnenatmosphäre.
Es gibt auch einige Beobachtungen von zweifelhaftem Wert. Beispielsweise ist fraglich, ob die winzigen Größenänderungen der Sonne existieren, über die in den vergangenen Jahrhunderten immer wieder berichtet wurde. Als Grundlage für diese Messungen dienen Vergleiche zwischen heutigen Finsternisstreifen auf der Erdoberfläche und solchen zu Zeiten Edmond Halleys. Tatsächlich haben zahlreiche Forscher gezeigt, dass es keine messbaren Veränderungen im Sonnenradius gibt.
Zu den Vorteilen von Finsternisbeobachtungen gegenüber Satellitenbeobachtungen gehören eine hohe Flexibilität und ein geringer Preis. Selbst sperriges Gerät lässt sich für sehr viel weniger Geld in entlegene Gegenden der Erde schaffen als ins All.
Außerdem müssen die Instrumente nicht die strengen Stabilitätskriterien erfüllen, die ein Raketenstart erfordert. Schließlich lassen sich die Beobachtungsgeräte auf einer stabilen Unterlage (mit der Erde als Plattform) montieren und selbst noch in letzter Minute justieren.
Die Soho-Mission, ein gemeinsames Projekt der Raumfahrtorganisationen Esa und Nasa, kostet Hunderte Millionen Dollar. Eine gut ausgerüstete Finsternisexpedition lässt sich für weniger als ein Tausendstel dieser Summe organisieren. Selbst wenn sich manche Verdunkelungen wegen Bewölkung nicht beobachten lassen, sind Expeditionen eine sehr preisgünstige Möglichkeit, Sonnenforschung zu betreiben.
Daher ist die Zeit der Finsternisforschung lange nicht vorüber! Erfolge in den Satellitenbeobachtungen sollten uns nicht davon abhalten, Sonnenfinsternisse zu erforschen, denn wir können dabei wichtige Erkenntnisse gewinnen. Am heutigen 29. März bietet sich die nächste gute Chance.
Jay M. Pasachoff arbeitet als Professor für Astronomie am Williams College in Williamstown, Massachusetts, und hat mehr als dreißig Sonnenfinsternisse beobachtet. Außerdem ist er Vorsitzender der Arbeitsgruppe "Finsternisse" der Internationalen Astronomischen Union. Pasachoff schrieb zusammen mit Leon Golub das Buch "Nearest Star: The Exciting Science of the Sun".
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