Hardop lezen Strikt genomen is een totale zonsverduistering op aarde niet helemaal totaal. Omdat de zon veel groter is dan ons lijkt. Als de maan de zichtbare zonneschijf bedekt, wordt de buitenste zonne-atmosfeer onthuld: een melkwitte uitstraling die zich tot 20 zonnestralen tot ver in de ruimte kan uitstrekken. Deze corona ("kroon, krans") is een miljoen keer zwakker dan het zichtbare zonneoppervlak, de fotosfeer. Daarom kan het alleen worden waargenomen wanneer de maan - of een speciaal apparaat in een telescoop - de fotosfeer overschaduwt. Terwijl een Moonshade zich tijdens een zonsverduistering van 7 augustus 1869 over een smalle strook van de Beringstraat in Noord-Amerika naar Noord-Carolina bewoog, deden Charles A. Young en andere Amerikaanse zonnewetenschappers een verrassende ontdekking. Op een bepaalde golflengte in het groene licht vertoonde het spectrum van de corona een heldere lijn, die moest worden uitgezonden door een zeer specifiek type atoom. Maar geen enkel bekend element op aarde heeft deze eigenschap. En zelfs op het oppervlak van de zon zijn dergelijke emissielijnen niet detecteerbaar. Het moet een tot nu toe onbekend element zijn, vermoedden de onderzoekers. Een paar jaar later kreeg het zelfs een naam: Coronium. Pas in 1940 kon de Zweedse natuurkundige Bengt Edlén deze hypothese weerleggen. Hij ontdekte dat de groene lijn is afgeleid van ijzeratomen. Maar deze moeten 13 van hun 26 elektronen hebben verloren, dus wees sterk geïoniseerd om de spectrale eigenschap te tonen. De verbazing was perfect: voor 13 keer geïoniseerd ijzer zijn coronatemperaturen van meer dan een miljoen graden vereist. En dat is paradoxaal. Hoe kan de corona meer dan 200 keer heter zijn dan de 5500 graden hete fotosfeer hieronder? Omdat warmte vanuit het zonnecentrum van ongeveer 15 miljoen graden in de koude ruimte stroomt, en hoe groter de afstand van het centrum van de zon, hoe koeler het wordt. Waarom heeft de corona daarom temperaturen die 150.000 tot 300.000 kilometer onder de fotosfeer liggen?

Dat de corona echt zo heet is, wordt bewezen door röntgenstralen, die alleen daar worden vrijgegeven, maar niet op het oppervlak van de zon. Er moet dus een fysiek mechanisme zijn dat de corona boven de fotosfeer verwarmt. Maar welke energiebron hiervoor verantwoordelijk is en hoe de warmte binnen de corona wordt getransporteerd, is al tientallen jaren een van de grote onopgeloste vragen van de zonnefysica.

Ondertussen kennen astronomen vrij goed de samenstelling van het geïoniseerde gas waaruit de corona bestaat. Ze weten dat de glorie van de zon zo laag is dat geen vacuüm gecreëerd in het laboratorium op aarde kan concurreren - slechts tien gram materie per miljoen kubieke meter. En ze kwamen erachter dat de corona wordt afgewisseld met een wild oerwoud van magnetische veldlijnen. Waar ze niet terug buigen op het oppervlak van de zon maar zich als open lijnen in de ruimte uitstrekken, heeft de corona enorme gaten. Daar is het ongeveer 30 procent minder dicht en twee tot vijf keer koeler.

Maar al deze bevindingen geven geen verklaring voor het verwarmingsmechanisme. Veel speculaties zijn in de loop van de tijd ontwikkeld om de puzzel op te lossen: dat stofdeeltjes uit de ruimte op de zon vallen en kinetische energie vrijgeven; dat geluidsgolven zich van binnenuit via elektrisch geladen deeltjes naar de corona verspreiden en daar schokgolven genereren of dat de energie uit het magnetische veld komt. Er is veel gezegd voor de laatste hypothese. De Amerikaans-Europese SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) heeft bijvoorbeeld een groot aantal magnetische lussen ontdekt die het oppervlak van de zon bedekken als een tapijt en zichzelf om de 40 uur vernieuwen. tonen

"Toen ik de gegevens voor het eerst zag, viel ik bijna van mijn stoel", herinnert Joseph Gurman van Goddard Space Center, de SOHO American Project Manager, zich aan NASA. "Dat kan de mysterieuze energiebron zijn." De onderzoekers stuitten op een echte spervuur ​​van explosies aan de grens van de convectiecellen - de stijgende gasbellen uit het interieur van de zon, die het oppervlak van de zon bedekken als een netwerk van 30.000 kilometer honingraten. De vuurballen gloeien een paar minuten en zijn ongeveer zo groot als de aarde - zo veel kleiner dan de enorme "fakkels", die herhaaldelijk grote hoeveelheden zon in de ruimte slingeren. Richard Harrison van het Rutherford Appleton Laboratory in Oxfordshire, Engeland, noemt de vuurballen "zonneknipperaars" (zonneknipperaars): "Ze lijken magnetische energie vrij te geven en op de een of andere manier in de corona vrij te geven."

Arnold Benz en zijn collega's van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich schatten dat tot 20.000 van dergelijke bliksemflitsen per seconde ontlading op het zonne-oppervlak en dat ze zijn gebaseerd op een soort magnetische kortsluiting. Deze treden op wanneer extreem gespannen magnetische lijnen botsen en breken. Hierdoor kunnen individuele gasbellen tot een miljard graden worden verwarmd en ook worden versneld. Het gas wordt vervolgens snel verdeeld in de corona en koelt in de loop van een kwartier af, vermoeden de onderzoekers.

"Er is dus geen bosbrand, maar vele duizenden kampvuren", zegt Philip Scherrer van Stanford University, het vermeende verwarmingsmechanisme van de corona. "Maar we weten nog steeds niet hoe de energie van het magnetische veldtapijt naar de corona wordt getransporteerd." En misschien keert de Corona-paradox nu zelfs terug naar het andere uiterste. "Ondertussen hebben we meer dan genoeg energiebronnen opgespoord om de corona op te warmen", zegt Gurman. "Zelfs duizend keer meer dan we nodig hebben."

Bovendien is er sinds mei een andere stellingsthypothese: Ron Moore van NASA's Marshall Space Flight Centre en zijn collega's hebben "microfilares" ontdekt met behulp van SOHO en de Japanse röntgensatelliet Yokoh - zonnevlammen zo groot als de aarde binnen vijf minuten laat de energie van tien miljoen waterstofbommen vrij. Ze vegen constant over het oppervlak van de zon en verwarmen ook continu de corona.

Verdere waarnemingen zijn nodig om de warmtebronnen bloot te leggen en de energiestromen nauwkeuriger te meten. Voor het jaar 2004 is de lancering van de internationale sonde Solar-B gepland onder leiding van het Japanse ruimteagentschap ISAS. Ze zou zich vooral moeten wijden aan de studie van de corona. Misschien zullen astronomen eindelijk hun geheim wegnemen uit de hete buitenste zonne-atmosfeer.

Rudolf Kippenhahn, === Rüdiger Vaas

© science.de

Aanbevolen Editor'S Choice