Spasmen der Erde in den Armen der Sonne?
Sie zeugen von den außerordentlich gewaltigen Energiemengen, die uns von der Sonne zufließen und damit unser Leben sowie die Bewegung unseres Denkens bestimmen. Die Sonne sendet in alle Richtungen des Weltraums eine kolossale Menge an Energie aus und strahlt pro Sekunde etwa zwei Erg pro Gramm Masse ab. Diese Energie tritt in Formen auf, die sich in zwei Hauptkategorien unterteilen lassen. Zur ersten Kategorie gehören elektromagnetische Schwingungen, die sich als oszillierender Prozess im kosmischen Raum ausbreiten. In dieser Hinsicht ist die Sonne ein Vibrator elektromagnetischer Schwingungen. Zur zweiten zählen die korpuskularen Strahlungen: Elektronen-, Protonen-, Ionen- und Staubströme, die sich in kegelförmigen Bündeln von der Sonnenoberfläche aus bewegen.
Die elektromagnetische Welle, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt, trifft nach 8,3 Minuten auf ihrem Weg auf die Erde und ihre atmosphärische Hülle. Der Raum zwischen Sonne und Erde wird von der elektromagnetischen Welle ungehindert durchquert. Bisher konnte auf keine Weise eine Absorption des Lichts im Raum nachgewiesen werden. Im Gegenteil: Eine der wunderbaren Eigenschaften elektromagnetischer Schwingungen besteht darin, dass sich bei Ausbreitung der Lichtwelle und ihrer Ausdehnung über große Entfernungen ihre ursprüngliche Stärke nicht verringert, sondern nur die Wahrscheinlichkeit abnimmt, dass sie in Erscheinung tritt. Diese quantenhafte Eigenschaft hat bisher keine ausreichende Erklärung gefunden.
Die Erdatmosphäre übt eine abschwächende Wirkung auf elektromagnetische Schwingungen aus. Nur ein geringer Teil der elektromagnetischen Schwingungen erreicht die Erdoberfläche. Es sind jene Schwingungen, die unser Sehorgan direkt als Licht wahrnimmt. Der Rest wird in den oberen und mittleren Schichten der Atmosphäre zurückgehalten und von ihnen absorbiert, wobei er sich in andere Energieformen umwandelt. Je nach Durchlässigkeit werden teilweise in großer Höhe ultraviolette Strahlen zurückgehalten, die die Ionisation der Luft verursachen. Die Ionisation der Luft wiederum kann die Durchlässigkeit elektromagnetischer Schwingungen anderer Wellenlänge beeinflussen. Solche elektromagnetischen Schwingungen erreichen die Erde in abgeschwächter Form. Würden elektromagnetische Wellen der Sonne bekannter Wellenlänge ungehindert die Erde erreichen, wäre die Arbeit der irdischen Funkstationen aufgrund ständiger Störungen erschwert. Obwohl Funkstationen auf verschiedene Wellenbereiche eingestellt werden können, empfangen sie in Einzelfällen Wellen, die sich nicht durch irdische Ursachen erklären lassen. Allerdings erreichen kurze elektromagnetische Wellen, die von Sonnenflecken und Protuberanzen ausgestrahlt werden, die Erdoberfläche.
Zur zweiten Kategorie gehört die radioaktive oder korpuskulare Strahlung der Sonne, die Materieteilchen von der Sonne in den Weltraum trägt. Sie trägt sowohl positive als auch negative Ladungen. Hier sei angemerkt, dass der Mond je nach seiner Phase den Zufluss solarer Strahlung beeinflussen kann. Astronomische Daten über Störstellen auf der Sonne und Mondphasen sind von großer Bedeutung (O. Mirbach). Allerdings hat auch der Mond selbst, der teilweise polarisiertes Licht ausstrahlt, einen Einfluss auf die Biosphäre (Sidney-Siemens, S. Batnager, L. Mercier).
Die Kathodenstrahlung der Sonne entzieht den Oberflächenschichten der Sonne große Mengen negativer Elektrizität. Infolgedessen muss sich ihre positive Ladung erhöhen, und diese Erhöhung könnte schließlich einen solchen Grad erreichen, dass sie die Entfernung von Elektronen von der Sonne verhindern würde, selbst trotz des Strahlungsdrucks. Svante Arrhenius berechnete die Größe der positiven elektrischen Ladung der Sonne. Dank dieser Ladung mit positivem Vorzeichen übt die Sonne eine Anziehungskraft auf Elektronen aus, die im Raum umherirren und sich der Sonne bis auf eine bestimmte Entfernung nähern. Diese von der Sonne angezogenen Elektronen gleichen den Verlust negativer Elektrizität auf der Erde aus. Die Sonne, wie Arrhenius es ausdrückt, drainiert den umgebenden Raum von negativer Elektrizität, und dieser Drain liefert ihr eine Menge an Elektrizität, die genau ihrer positiven Ladung entspricht. So stellt sich ein stationärer Zustand ein, in dem die Sonne ständig Elektronen abgibt und gleichzeitig in gleichem Maße Elektronen aus dem umgebenden Raum aufnimmt.
Derzeit sind die Bahnen elektrischer Teilchen zwischen Sonne und Erde hinreichend gut bekannt. K. Størmer gelang es, diese Bahnen zu berechnen und ein mathematisches Bild der Flugbahn eines einzelnen Teilchens in Abhängigkeit von seiner Bewegung im Magnetfeld der Erde zu erstellen. Auf diese Frage werden wir noch zurückkommen. Zu derselben korpuskularen Strahlung der Sonne gehört auch der sogenannte Sonnenstaub, dessen Anwesenheit in der Erdatmosphäre wiederholt nachgewiesen wurde. Diese Beobachtungen ermöglichen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Sonnenstaubs und seine Bedeutung für das Leben unseres Planeten.
Feste Staubteilchen tragen in minimalen Mengen bestimmte Gase mit sich, die sich in der Chromosphäre und Korona der Sonne befinden, wie Helium, Krypton, Argon und andere Edelgase. Einige Wissenschaftler glaubten, dass der in unserer Atmosphäre gefundene Wasserstoff seinen Ursprung auf der Sonne hat, da er nicht in der Erdhülle entsteht. Der Sonnenstaub trägt sowohl positive als auch negative elektrische Ladungen, wobei einige Teilchen auch neutral sein können.
Ein sehr anschauliches Bild der Bewegung eines korpuskularen Stroms aus einem Sonnenfleck erhalten wir, wenn wir die Sonne, die sich um ihre Achse dreht, mit einem Leuchtturm vergleichen, dessen Scheinwerfer sich um seine Achse bewegt. Ähnlich wie ein schmaler, gerichteter Lichtstrahl, der aus dem rotierenden Leuchtturm austritt, seine kreisförmige Bewegung im dunklen Raum vollzieht, so markiert die aus einem Fleck austretende Strahlung den Weltraum mit einem schmalen, gerichteten Strahlenbündel. In bestimmten Zeitabständen, wenn ein Fleck die Ebene des zentralen Meridians der Sonne durchläuft, fällt seine Strahlung senkrecht auf die Erdoberfläche und bombardiert sie mit korpuskularer Materie, entsprechend den von Størmer aufgestellten Gesetzen.
Die Erde taucht in den elektrischen „Besen“ der Sonne ein. Dies dauert ein bis zwei Tage, nicht länger, bis diese Gruppe von Flecken oder Protuberanzen sich weiterbewegt und ihren Strahl von der Erde weg ablenkt. Gleichzeitig hört die Einwirkung der elektrischen Strahlung des Sonnenflecks auf die Erde auf, und die Erde beginnt wieder, ihre übliche Dosis an Strahlungsenergie der Sonne zu empfangen, die in den Maximalphasen etwas erhöht und in den Minimalphasen etwas verringert ist. Doch neue Flecken oder Eruptionen erscheinen in der Ebene des zentralen Sonnenmeridians, und erneut badet die Erde in ihren Strahlungen. Auf diese Weise vollzieht sich der Einfluss des fleckenbildenden Prozesses auf unseren Planeten in Sprüngen. Den sprunghaften und unterbrochenen Charakter des Einflusses der Sonnenflecken auf die Erde sollte man sich besonders einprägen.
Man sollte jedoch nicht denken, dass der Einfluss eines Flecks oder einer Eruption, die den zentralen Meridian der Sonne durchlaufen, sich nur in einem gewaltigen Zustrom korpuskularer Materie äußert. Der Durchgang eines Flecks durch den zentralen Meridian hat noch einen anderen Einfluss, dessen Wesen sich aus Folgendem gut erschließt: Wie bekannt ist, kann das normale Spektrum der Sonne, das von ihrer Photosphäre stammt, dem Spektrum gelber Sterne zugeordnet werden, die bestimmte Merkmale aufweisen. Das Spektrum eines Sonnenflecks unterscheidet sich dagegen beträchtlich vom normalen Sonnenspektrum, wie bereits Lockyer zeigte. Es ist eher dem Spektrum gelb-roter Sterne zuzuordnen. Diese beiden Spektren unterscheiden sich extrem voneinander und gehören Körpern unterschiedlichen Alters, unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und unterschiedlichen physikalischen Zustands an. Gelbe Sterne sind deutlich jünger als rote, und der Unterschied in der Temperatur ihrer oberen Schichten beträgt mehrere tausend Grad. So kann man sagen, dass, wenn ein Sonnenfleck die Erde „beleuchtet“, die Erde gleichzeitig von zwei Sonnen erhellt wird – einer gelben und einer roten, von denen die letztere um viele Millionen Jahre älter ist als die erstere. Wenn sich der Sonnenfleck mit seinem Strahlenbündel zur Seite wendet, dann hört der Einfluss des alten „Sterns“ abrupt auf und verschwindet. Tatsächlich haben diese plötzlichen Störungen, wie Untersuchungen von Abbot zeigten, einen enormen Einfluss auf die Menge der Wärmeenergie, die der Erde zufließt.
Die Strahlungsenergie der Sonne ist die Hauptquelle der meisten physikalisch-chemischen Erscheinungen, die in der Atmosphäre, Hydrosphäre und der oberflächlichen Schicht der Erde auftreten. Sie bestimmt die Dynamik der Luft- und Wassermassen und die Unterschiede in den Erscheinungen auf verschiedenen Gebieten der Erde, bedingt durch die Kugelgestalt der Erde und die Neigung ihrer Achse.
1 – Kotlugia; 2 und 3 – Hecla; 4, 5, 6 – Asama; Skaptar; Vesuve; Jokull; 7 – Fuego; 8, 9, 10, 11, 12 – St. Georges; Ätna.
Untere Kurve – Sonnenflecken. 1. Kurve – Wasserstand des Ladogasees; 2. Kurve – Wasserstand des Victoriasees; 3. Kurve – Wasserstand des Kaspischen Meeres (nach D. O. Swjatski und L. S. Berg).
Verhältnis zwischen der Sonnenaktivität (Wolf-Wolfersche Kurve, spiegelbildlich dargestellt) und der intensiven vulkanischen Tätigkeit. Namen der Vulkane: 1 – Kotlugia; 2 und 3 – Hecla; 4, 5, 6 – Asama; Skaptar; Vesuve; Jokull; 7 – Fuego; 8, 9, 10, 11, 12 – St. Georges; Ätna.
Soufriere; Mayon; 13. Vatna Jokull; 20, 21, 22, 23.
