Sonnenfinsternis am 12. August lockt Forschende nach Spanien

Das Naturphänomen am 12. August bietet seltene Chancen für die Wissenschaft. Wenn der Mond die Sonne vollständig verdeckt, werden Bereiche der Sonnenatmosphäre sichtbar, die sonst vom hellen Licht der Oberfläche überstrahlt werden. Weltweit packen Forschungsteams ihre Ausrüstung zusammen, um in der Zone der Totalität Messungen durchzuführen.

In Österreich ist am 12. August nur eine partielle Finsternis zu sehen. Für die Sonnenphysik ist diese jedoch kaum von Bedeutung. „Wissenschaftlich interessant für die Sonnenphysik ist nur eine totale Sonnenfinsternis“, erklärte Astrid Veronig, Leiterin des Fachbereichs für Astrophysik und Geophysik an der Universität Graz, gegenüber der APA.

Historische Entdeckungen bei Finsternissen

Sonnenfinsternisse haben in der Vergangenheit bahnbrechende Erkenntnisse ermöglicht. Der französische Astronom Jules Janssen entdeckte am 18. August 1868 in Indien das Element Helium – durch eine neue gelbe Linie im Lichtspektrum der Sonne. Der britische Astrophysiker Arthur Eddington bestätigte am 29. Mai 1919 von der Insel Príncipe aus die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein. Anhand der Position von Sternen neben der abgedeckten Sonne konnte nachgewiesen werden, dass Licht durch das Schwerefeld der Sonne abgelenkt wird.

Chromosphäre und Korona im Fokus

Heute konzentriert sich die Forschung vor allem auf die dynamische Atmosphäre der Sonne – die Chromosphäre und die Korona. Diese Bereiche sind normalerweise nicht sichtbar, weil das Licht der Sonnenoberfläche, der Photosphäre, Millionen Mal heller ist, wie Veronig erläuterte. Nur mit speziellen Filtern oder während einer totalen Finsternis, wenn der Mond das helle Licht abblendet, lassen sich diese Regionen beobachten.

Carole Mundell, Astrophysikerin und Wissenschaftsdirektorin der Europäischen Weltraumorganisation ESA, betonte kürzlich vor Journalisten das Interesse der ESA an dem Phänomen. Während einer totalen Finsternis kann man für kurze Zeit die Chromosphäre und etwas länger die Korona beobachten.

Koronale Massenauswürfe und Weltraumwetter

Bei totalen Finsternissen lassen sich koronale Massenauswürfe beobachten, bei denen große Mengen an Sonnenplasma samt Magnetfeld ins Weltall geschleudert werden. Diese Ausbrüche können sich Richtung Erde bewegen und deren Magnetfeld durcheinanderschütteln. Die Folgen reichen von harmlosen Polarlichtern bis zu schwerwiegenden Schäden an Satelliten, terrestrischen Transformatoren, Kommunikations- und Energiesystemen.

Mit sogenannten Koronographen lässt sich zwar eine künstliche Sonnenfinsternis erzeugen, indem in einem Teleskop eine Scheibe das direkte Sonnenlicht abblendet. Das Problem ist jedoch das Streulicht an der Scheibe, das die Beobachtung erschwert. Vergrößert man die Abdeckscheibe, um das Streulicht zu minimieren, blendet man einen großen Teil der unteren Korona aus – genau jenen Bereich, wo viel Dynamik stattfindet, die für die Beschleunigung des Sonnenwinds relevant ist, so Veronig.

Der Mond und die Sonne erscheinen rein zufällig am Himmel gleich groß. Bei einer totalen Finsternis blendet der Mond die Sonne so perfekt ab, dass man den Übergang von der Sonnenoberfläche zur unteren Korona sehr gut beobachten kann, erklärte die Grazer Astrophysikerin.

Beobachtungen in Spanien

Eine Forschergruppe der Katholieke Universiteit (KU) Leuven geht am 12. August entlang der Totalitätszone in Spanien mit mehreren Beobachtungen auf „Sonnenfinsternis-Jagd“. Die erdgebundene Beobachtung einer totalen Finsternis gilt nach wie vor als unersetzlich, da sie das genaueste und klarste Bild von der Sonnenoberfläche liefert, betonte das Team.

Das Team unter der Leitung von Stefaan Poedts und Andrea Lani hat ein dreidimensionales Modell entwickelt, das die solare Korona ausgehend von der Sonnenoberfläche rekonstruiert. Mit ihrem Modell versuchen die Forscher vorherzusagen, wie die Korona während der Finsternis aussehen wird. „Das ist ein toller Test für solche Modelle, weil das Magnetfeld in der Korona nicht gemessen werden kann“, sagte Christian Möstl, Leiter des Austrian Space Weather Office von GeoSphere Austria in Graz, zur APA. Solche Modelle können auch für die Vorhersage des Sonnenwinds und von Sonnenstürmen genutzt werden.

Künstliche Finsternisse durch Raumsonden

Mittlerweile wartet die Forschung nicht mehr nur auf natürliche Finsternisse, sondern erzeugt mittels verschiedener Raumfahrzeuge künstliche Sonnenfinsternisse. Bei Proba-3 handelt es sich um zwei 2024 gestartete ESA-Satelliten, die im Abstand von rund 150 Metern in einem präzisen autonomen Formationsflug künstliche Sonnenfinsternisse erzeugen. Dabei spielt eine der beiden Sonden quasi die Rolle des Mondes und verdeckt die Sonne, während die andere die Korona beobachtet.

Miho Janvier, wissenschaftliche Mitarbeiterin bei der Technologieerprobungs- und Wissenschaftsmission Proba-3 der ESA, verwies auf die Chance, anhand der Finsternisbeobachtung vom Boden aus zu zeigen, wie gut oder wie schlecht die Modelle sind. Die ESA habe spezielle Teams, die vom Boden aus Sonnenfinsternisse verfolgen. Damit wolle man den umfangreichen Datensatz ergänzen, den die ESA mit ihren verschiedenen Raumfahrzeugen erfasst.

Auf der 2020 gestarteten ESA-Raumsonde Solar Orbiter befindet sich neben anderen Instrumenten zur Sonnenbeobachtung ein Koronograph, der es ermöglicht, künstliche Sonnenfinsternisse zu erzeugen, so Janvier. Auch dieser kann das Licht der Sonne ausblenden, sodass sichtbar wird, was um sie herum geschieht – etwa Sonneneruptionen, die Sonnenstürme verursachen können.

Seit mehr als 30 Jahren beobachtet das „Solar and Heliospheric Observatory“ (SOHO) der ESA die Sonne und ihre Atmosphäre kontinuierlich. Das 1995 gestartete Flaggschiff der Sonnenforschung liefert Daten, die unter anderem zeigen, wie sich Sonnenstürme im Laufe der Zeit entwickeln.

Dreidimensionale Einblicke durch verschiedene Blickwinkel

All diese Missionen sind an verschiedenen Orten im Sonnensystem in unterschiedlicher Entfernung zur Erde beziehungsweise Sonne positioniert. Kombiniert man deren Daten mit Beobachtungen vom Boden während einer Finsternis, erhalte man Daten aus unterschiedlichen Blickwinkeln, was Einblicke in die dreidimensionale Struktur der Korona sowie in die darin vorhandenen Strukturen ermöglicht, betonte Janvier.

Abseits des wissenschaftlichen Interesses freuen sich alle Forscherinnen und Forscher auch auf das Erlebnis der Sonnenfinsternis. „Wir werden arbeiten, und dann werden wir uns hoffentlich diese eineinhalb Minuten Zeit nehmen, um es uns anzusehen“, erklärte Mundell, für die es die erste totale Sonnenfinsternis ist. „Daumen drücken für klaren Himmel!“

Quelle: APA