Projekte
Der Weltraum, unendliche Weiten.
Wir schreiben das Jahr 2021. Dies sind die Abenteuer der 10b, die unterwegs war, um unseren Zentralstern – die Sonne – zu erforschen
In spannenden Missionen stellte sich die Crew aus 16 Physikerinnen und Physikern vielen Herausforderungen und konnte der Sonne mit einfachen Mitteln einige ihrer Geheimnisse entlocken.
3 – 2 – 1 … Ignition!
Kaum war der Start geschafft, stürzte sich das Forschungsteam in ihre Aufgaben und begann mit der
Erforschung der Sonne. So wurde in einer aufwendigen Messkampagne, die die Forschenden in verschiedenen Schichten durchgeführt haben, der Weg der Sonne auf ihrer täglichen Ekliptik verfolgt. Dabei konnte mit einem einfachen Versuchsaufbau aus der Schattenlänge eines Stabs der Sonneneinfallswinkel auf die Erde bestimmt werden (vgl. Abbildung 1). Die Messungen erlaubten eine Abschätzung eines Kulminationswinkels von rund 70°.
Bild 1 - Sonneneinfallswinkel (gemessen am 27.06., 28.06., 03.07.)
Bald darauf wagte sich die unerschrockene Crew auf den ersten Außeneinsatz: Es sollte die spektrale Zusammensetzung der Sonnenstrahlung untersucht werden. Für diese heikle Mission befanden sich hochsensible Messgeräte – die sogenannten Handyspektrometer – mit an Bord, die von den Forschenden selbst gebaut und kalibriert worden waren. Ein Prototyp ist in Abbildung 2a zu sehen.
Bild 2a - Handyspektrometer (B.Wiest)
Bild 2b - Sichtbares Sonnenspektrum (B.Reichart)
Durch den Eintrittsspalt gelangt das weiße Licht der Sonne in das Spektrometer, wo ein Beugungsgitter mit 1000 Linien pro Millimeter die Strahlung in einzelne Wellenlängenanteile zerlegt. Als Detektor dient die Handykamera und stellt das sichtbare Sonnenspektrum als farbige Interferenzbanden dar (Abbildung 2b). Einzelne Hinweise auf Fraunhoferlinien wurden gefunden, denen auf dem nächsten Raumflug weiter nachgegangen wird.
Besondere Sorgfalt stellten die Physikerinnen und Physiker bei der Beobachtung von Sonnenflecken unter Beweis. Die Sonnenflecken sind dunkle, kühlere Stellen auf der Sonnenoberfläche und „wandern entlang eines Breitengrads über die Sonnenoberfläche und überstreichen innerhalb eines Tages jeweils einen Winkel“ φ (nach F. Reppert). Damit kann die Rotationsdauer der Sonne ermittelt werden. Akribisch wurden Positionen der Sonnenflecken gesammelt und daraus die differentielle Sonnenrotation berechnet: Abhängig vom Breitengrad der Sonne lieferte die Analyse eine Rotationsperiode zwischen 24 und 30 Tagen.
Auf weiteren Missionen nutzte das Team u.a. Absorptionslinien der Sonnenatmosphäre und den Dopplereffekt, um die Bahngeschwindigkeit der Sonnenrotation in der Nähe des Äquators zu untersuchen. Die Forschungsgruppe um M. Neumaier und J. Gamperl konnte dabei einen Wert von ca. 2082 bestimmen. Ein weiterer Außeneinsatz ermöglichte Temperaturmessungen zur Bestimmung der Solarkonstanten, welche die Strahlungsleistung der Sonne auf einen Quadratmeter der Erdoberfläche angibt.
Bild 3 - "Wanderung" eines Sonnenflecks (L.Mayr)
Nach einem dreiwöchigen Forschungsaufenthalt kehrte das Team der 10b mit faszinierenden Ergebnissen im Gepäck wieder wohlbehalten auf ihren Heimatplaneten zurück.
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