Ein swingender, klingender Stern
Von wandernder Sonnenoberfläche und pulsierendem Innern
Sonnenflecken, Gasausbrüche, Weltraumwetter und Polarlichter: Die Sonne bewegt an ihrer Oberfläche, im All und auf der Erde sehr viel. Doch dass sie sich dabei auch noch selbst bewegt und Töne erzeugt, die unser Tagesgestirn wie eine riesige Glocke schwingen lassen, das gehört zum Faszinierendsten, was dank der Sonnensatelliten wie SOHO in den letzten zwölf Jahren herausgefunden wurde.
Die sich drehende und erschütterte Sonne
Wer die Sonne für eine kurze Zeit im Fernrohr betrachtet (das sollte nie ohne starke Filter oder nur mit der Projektionsmethode geschehen, bei der das Sonnenbild durch ein Fernrohr auf einen hinter dem Okular angebrachten weißen Schirm gelenkt wird), der sieht einen unbeweglichen Himmelskörper, d.h. im wahrsten Sinne des Wortes einen Fixstern!
Aber schon die ersten Sonnenbeobachter wie Galileo Galilei stellten kurz nach der Entdeckung der Sonnenflecken fest, dass diese scheinbar dunklen Gebilde von Osten nach Westen über die Sonnenscheibe ziehen. Diese Wanderung ist ein deutliches Zeichen dafür, dass sich die Sonne um ihre eigene Achse dreht. Die Rotationsgeschwindigkeit ist jedoch nicht für alle Gebiete gleich, da die Sonne kein fester Körper ist. Daher sprechen die Physiker auch von einer differenziellen Sonnenrotation. So beträgt die Rotationsperiode für die solare Äquatorzone 26 Tage und steigt 60° vom Äquator entfernt – also in den mittleren Breiten – auf ca. 31 Tage an.
Auch der Sonnenkörper selbst ist, wie wir heute wissen, nicht ruhig. Die von einer rotierenden Gasschicht unterhalb der Konvektionszone produzierten Magnetfelder heizen nicht nur die Korona auf, sondern lassen gleichzeitig gigantische Gasblasen entstehen, die durch bogenförmige Magnetfelder gehalten werden. Zerreißen diese „Käfige“, werden nicht nur die Gasblasen in den Weltraum hinausgeschleudert, sondern es breitet sich auch fast zeitgleich eine Welle auf der gasförmigen Sonnenoberfläche aus, so wie wenn man einen Stein ins Wasser wirft.
Von der Helioseismologie
Die ganze Sonne pulsiert in Millionen unterschiedlicher Frequenzen. Allerdings können wir die Schallwellen auf der Erde nicht „hören“, da es im Vakuum des Weltraums nichts gibt, das sie weiterleiten könnte. Doch es gibt inzwischen spezielle Methoden, mit denen man diese Schwingungen sichtbar machen kann. Die Auswertung der Schwingungen erlaubt eine Aussage über den inneren Aufbau der Sonne. So konnte mit ihrer Hilfe die Ausdehnung der Konvektionszone bestimmt werden. Analog zur Erforschung von seismischen Wellen auf der Erde wird dieser solare Wissenschaftszweig als „Helioseismologie“ bezeichnet.
Ein pulsierender Stern
Andererseits werden die von den Konvektionszellen bei der Strömung durch die umliegenden Gase erzeugten Schallwellen von der Grenzschicht zur Photosphäre reflektiert und laufen wieder ins Sonneninnere. Hier nehmen mit steigender Tiefe die Dichte der Materie und die Schallgeschwindigkeit zu. Dadurch wird die Wellenfront gekrümmt und wieder nach außen geleitet. Durch wiederholte Reflexion und Überlagerung können Schallwellen verstärkt werden, d. h., es bilden sich Resonanzen aus. Die Konvektionszone wirkt somit als Ganzes wie ein riesiger Resonanzkörper, der die darüber liegende Photosphäre in Schwingung versetzt. Die hauptsächlich vorherrschende Schwingung hat eine Periodendauer von etwa fünf Minuten (293 Sekunden ± 3 Sekunden).