LONDON (IT BOLTWISE) – Am 12. August nutzt die Wissenschaft eine Sonnenfinsternis, um die Korona der Sonne gezielt sichtbar zu machen. Spezielle Flugzeuge und Ballons steigen in die Zone der totalen Finsternis auf, während Beobachtungsplattformen wie Solar Orbiter und SOHO die helle Sonnenscheibe durch eine künstliche Blende abschirmen. So können Forschende die äußere Atmosphäre der Sonne bis in große Tiefen ihrer Strukturen untersuchen. Dabei geht es nicht nur um Bilder, sondern auch um Tests von Techniken, die später im All funktionieren sollen.
Wenn sich am 12. August der Mond vor die Sonne schiebt, entsteht für viele Menschen ein eindrucksvolles Schauspiel. Für Sonnenphysiker ist die totale Phase dagegen vor allem eine experimentelle Bühne: In dem schmalen Streifen der Totalität, der sich von Grönland über Island bis nach Spanien zieht, wird die überblendende Helligkeit stark reduziert. Das eröffnet Messchancen, die im Alltag der Beobachtung sonst schwer erreichbar sind. Zwar liefern Raumsonden wie „Solar Orbiter“ und „SOHO“ (Solar and Heliospheric Observatory) seit Jahren kontinuierliche Daten, doch eine Sonnenfinsternis schafft zusätzliche Bedingungen für gezielte Tests und Detailbeobachtungen der Sonnenatmosphäre.
Technisch steht dabei die Korona im Fokus, also die äußere Atmosphäre der Sonne, die aus dünn verteilten Gasen besteht und mehrere Millionen Grad heiß ist. Genau diese Temperaturdifferenz ist eines der ungelösten Rätsel: Die sichtbare Sonnenoberfläche liegt bei rund 6.000 Grad, während die Korona deutlich darüber liegt. Im Normalbetrieb blendet die extreme Helligkeit der Sonnenscheibe viele Messungen aus. Daher verwenden Observatorien wie SOHO künstliche Blenden (einen „künstlichen Eclipse-Effekt“), die die helle Scheibe abdecken und die Korona erst dann in den Blick nehmen, wenn die Geometrie der Abschirmung passt. Bei SOHO ist die Korona demnach erst ab etwa einem halben Sonnenradius Abstand von der Sonnenoberfläche zuverlässig zu sehen.
In der Totalität entfällt dieses Problem weitgehend, weil der Mond das Licht im relevanten Winkel so stark blockiert, dass die Korona näher an die Oberfläche heranreicht. Genau darauf setzen auch bemannte und bemannte-ähnliche Beobachtungsplattformen: Mit einer Vielzahl spezieller Instrumente ausgestattete Flugzeuge und Ballons steigen in der Zone der totalen Finsternis auf. Parallel dazu plant die ESA gemeinsam mit der US-Weltraumbehörde NASA kombinierte Beobachtungen aus dem erdgebundenen Schatten und aus dem All. Ein Nasa-Spezialflugzeug folgt dem Schatten, der sich laut Angaben aus der Berichterstattung mit 2.500 Kilometern pro Stunde über die Erdoberfläche bewegt. An Bord arbeitet eine Kamera, die pro Sekunde 20 hochaufgelöste Bilder der Korona liefert, womit sich dynamische Strukturen in kurzer Zeit erfassen lassen.
Ein zusätzlicher Vorteil entsteht aus dem veränderten Blickwinkel der Raumsonde: „Solar Orbiter“ ist am betreffenden Tag ungefähr 90 Grad aus der Richtung heraus positioniert, aus der die Sonde die Erde betrachtet. Dadurch sieht sie die Sonne nicht nur zeitgleich, sondern aus einem anderen Winkel. Das ermöglicht stereoskopische, dreidimensionale Aufnahmen von Strukturen in der Korona und macht aus einer zweidimensionalen Momentaufnahme eher eine räumliche Rekonstruktion. Für die Methodik ist das entscheidend, weil viele Phänomene in der Korona nicht isoliert auftreten, sondern in wechselnden Geometrien: Mit Blick auf die 3D-Information lässt sich besser beurteilen, wie sich Plasma entlang von magnetischen Strukturen bewegt, wie sich Dichteverteilungen zeigen und wie sich Beobachtungen mit Modellen der Energieübertragung vereinbaren lassen.
Die Idee, Sonnenfinsternisse als Messwerkzeug zu nutzen, ist dabei keineswegs neu, sondern reicht in die Frühphase systematischer Astronomie zurück. Vor dem Weltraumzeitalter waren totale Sonnenfinsternisse die wichtigste Möglichkeit, die Korona überhaupt direkt zu beobachten. Ernsthaft begann diese Forschung zur Finsternis am 8. Juli 1842, die aus Südfrankreich, Norditalien und Österreich beobachtet werden konnte. In jenem Jahr pilgierten erstmals Astronomen aus allen Teilen Europas mit Fernrohren und Messapparaturen in die Finsterniszone. Besonders prägend war dann die Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919: Die Dunkelheit am Tage erlaubte es, nahe bei der Sonne stehende Sterne zu beobachten und damit die Relativitätstheorie Albert Einsteins zu prüfen. Der gemessene Effekt entsprach der Vorhersage, nach der die Schwerkraft der Sonne Lichtstrahlen verbiegt und die scheinbare Position der Sterne am Himmel verschiebt.
Für die heutige Forschung geht es deshalb nicht nur um Fortschritt in der Instrumentierung, sondern auch um den klugen Transfer zwischen Testumgebung und Flugbetrieb. Aus der ESA-Begründung in der Quelle wird deutlich, dass bei solchen Ereignissen Experimente und Techniken getestet werden können, die man nicht „einfach auf gut Glück“ ins All packen würde. Die Startkosten für Flüge in den Weltraum sind dafür zu hoch; zuerst müssen Methoden auf der Erde funktionieren, bevor sie zuverlässig im All eingesetzt werden. Der wissenschaftliche Nutzen einer Sonnenfinsternis liegt damit in einer doppelten Strategie: Sie liefert Messzeitpunkte unter extrem günstigen Bedingungen und sie reduziert zugleich das Risiko, teure Raumfahrtmissionen mit unausgereiften Komponenten zu betreiben. Gerade weil die Korona bis heute nicht restlos verstanden ist, können Daten aus Totalitätsbeobachtungen helfen, offene Fragen zur Aufheizung und zur Struktur des Sonnenplasmas weiter einzuengen.
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