Nachweis des Lambda-Effekts
The horizontal Reynolds stress in theory (blue line) and observation (the insert).
Neueste Daten bestätigen die Turbulenztheorie für die Sonne: der Lambda-Effekt existiert. Die Turbulenzen, die auf der Sonne auftreten verhalten sich gegensätzlich zu den Mustern, die die Experimentalphysik nahelegt. Als Grund hierfür hatten theoretische Astrophysiker des AIP schon lange den sogenannten Lambda-Effekt angeführt. Eine Veröffentlichung unter Leitung von Günter Rüdiger in Astronomy & Astrophysics Letters konnte jetzt den Lambda-Effekt über den Vergleich von theoretischen Annahmen und Beobachtungsdaten belegen.
Die Ursache, warum die Rotationsdauer der Sonne am Äquator um Tage kürzer ist als an den Polen - Astronomen sprechen auch von der differentiellen Rotation - ist schon lange in der intensiven Turbulenz unter der Sonnenoberfläche vermutet worden. Diese verhält sich allerdings anders als sich irdische Turbulenz verhalten würde. Nach Boussinesq (1897) transportieren alle experimentell bekannten Turbulenzformen ihren Drehimpuls ausgleichend zu dem Ort, an dem die Rotation am langsamsten ist. Bei der Sonne ist es umgekehrt. Wenn sich die Sonnenturbulenz allerdings nicht entsprechend Boussinesq verhält, sollten aber auch andere sonnenähnlichen Sterne differentiell rotieren. Rechnungen zeigen, dass diese Sterne sogar sehr ähnliche Überholzeiten wie die Sonne haben: nach etwa 110 Tagen ist der Äquator den Polen um eine Umdrehung voraus. Genau dieser Effekt ist auch mit unterschiedlichen Weltraumteleskopen beobachtet worden.
Der abweichenden Charakter der Sonnenturbulenz resultiert aus dem Lambda-Effekt, der den Drehimpulstransport dominiert, wenn die Turbulenzzellen riesig und sehr langlebig sind, also mindestens eine Rotationsperiode überdauern. Numerischen Simulationen bestätigen den Lambda-Effekt, bei dem - sogar bei starrer Rotation - der Drehimpuls zum Äquator transportiert wird. Jetzt sind solche Riesenzellen von etwa 100.000 Kilometern Durchmesser mit dem Helioseismic and Magnetic Imager an Bord des noch aktiven Satelliten Solar Dynamics Observatory gefunden worden. Die Auswertung der Daten zeigt, dass die Wirbel den Drehimpuls vom langsamen Pol zum schnellen Äquator transportieren - gegen das Boussinesq-Prinzip. Dies ist der bisher beste Beweis für die Existenz des Lambda-Effektes, der auf der Erde unmessbar klein aber auf der Sonne unübersehbar ist.
Publikation: G. Rüdiger, M. Küker, & I. Tereshin 2014, “The existence of the Lambda effect in the solar convection zone as indicated by SDO/HMI data”, Astronomy & Astrophysics Letters, Volume 572, Dezember 2014.
Wissenschaftlicher Kontakt: Prof. Dr. G. Rüdiger, gruediger@aip.de.
The horizontal Reynolds stress in theory (blue line) and observation (the insert).
Neueste Daten bestätigen die Turbulenztheorie für die Sonne: der Lambda-Effekt existiert. Die Turbulenzen, die auf der Sonne auftreten verhalten sich gegensätzlich zu den Mustern, die die Experimentalphysik nahelegt. Als Grund hierfür hatten theoretische Astrophysiker des AIP schon lange den sogenannten Lambda-Effekt angeführt. Eine Veröffentlichung unter Leitung von Günter Rüdiger in Astronomy & Astrophysics Letters konnte jetzt den Lambda-Effekt über den Vergleich von theoretischen Annahmen und Beobachtungsdaten belegen.
Die Ursache, warum die Rotationsdauer der Sonne am Äquator um Tage kürzer ist als an den Polen - Astronomen sprechen auch von der differentiellen Rotation - ist schon lange in der intensiven Turbulenz unter der Sonnenoberfläche vermutet worden. Diese verhält sich allerdings anders als sich irdische Turbulenz verhalten würde. Nach Boussinesq (1897) transportieren alle experimentell bekannten Turbulenzformen ihren Drehimpuls ausgleichend zu dem Ort, an dem die Rotation am langsamsten ist. Bei der Sonne ist es umgekehrt. Wenn sich die Sonnenturbulenz allerdings nicht entsprechend Boussinesq verhält, sollten aber auch andere sonnenähnlichen Sterne differentiell rotieren. Rechnungen zeigen, dass diese Sterne sogar sehr ähnliche Überholzeiten wie die Sonne haben: nach etwa 110 Tagen ist der Äquator den Polen um eine Umdrehung voraus. Genau dieser Effekt ist auch mit unterschiedlichen Weltraumteleskopen beobachtet worden.
Der abweichenden Charakter der Sonnenturbulenz resultiert aus dem Lambda-Effekt, der den Drehimpulstransport dominiert, wenn die Turbulenzzellen riesig und sehr langlebig sind, also mindestens eine Rotationsperiode überdauern. Numerischen Simulationen bestätigen den Lambda-Effekt, bei dem - sogar bei starrer Rotation - der Drehimpuls zum Äquator transportiert wird. Jetzt sind solche Riesenzellen von etwa 100.000 Kilometern Durchmesser mit dem Helioseismic and Magnetic Imager an Bord des noch aktiven Satelliten Solar Dynamics Observatory gefunden worden. Die Auswertung der Daten zeigt, dass die Wirbel den Drehimpuls vom langsamen Pol zum schnellen Äquator transportieren - gegen das Boussinesq-Prinzip. Dies ist der bisher beste Beweis für die Existenz des Lambda-Effektes, der auf der Erde unmessbar klein aber auf der Sonne unübersehbar ist.
Publikation: G. Rüdiger, M. Küker, & I. Tereshin 2014, “The existence of the Lambda effect in the solar convection zone as indicated by SDO/HMI data”, Astronomy & Astrophysics Letters, Volume 572, Dezember 2014.
Wissenschaftlicher Kontakt: Prof. Dr. G. Rüdiger, gruediger@aip.de.
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