Die Sonnenmaterie ist ein guter elektrischer Leiter. Sie besteht aus Plasma – so stark erhitzter Materie, daß die Elektronen sich von den Atomkernen gelöst haben und frei zwischen ihnen herumschwirren. Solche elektrischen Ströme erzeugen Magnetfelder. Populär ist die Vorstellung, daß die Sonne wie in einem Fahrraddynamo Rotationsenergie in elektromagnetische Energie verwandelt.
Magnetfelder sind die treibende Kraft vieler Erscheinungen auf der Sonne. Sie können zum Beispiel gigantische Ausbrüche, die Protuberanzen, als 100.000 Kilometer lange Feuerbögen minutenlang über der Sonnenoberfläche schweben lassen. Obwohl die Sonnenphysiker schon viel über die magnetischen Erscheinungen unseres Heimatsterns herausgefunden haben, ist manches Grundsätzliche noch ungeklärt, vor allem was den Ursprung und das Langzeitverhalten der Magnetfelder betrifft. Es ist noch nicht einmal sicher, ob man von vielen einzelnen Feldern oder besser von nur einem Feld sprechen soll.
Die Sonnenforschungssonde SOHO hat über lange Zeiträume hinweg die Schwingungsmuster der Sonne gemessen und dabei Hinweise auf eine turbulente Grenzschicht zwischen der Strahlungszone und der Konvektionszone gefunden, die Tachokline. In der Strahlungszone wird die im Sonnenzentrum durch Kernfusion erzeugte Energie von Photonen nach außen transportiert. Etwa 500.000 Kilometer (0,8 Sonnenradien) vom Sonnenmittelpunkt entfernt endet diese Strahlungszone und geht in die Konvektionszone über.
Hier ist die Temperatur bereits so niedrig, daß die Atomkerne – insbesondere die der schwereren Elemente – einen Teil der freien Elektronen einfangen können. Deshalb ist die Sonnenmaterie hier zwanzigmal weniger strahlungsdurchlässig als in tieferen Schichten. Das erschwert den Wärmefluß so stark, daß die Sonne einen neuen Transportmechanismus für ihre Energieabfuhr benötigt: Es bilden sich heiße Gasblasen, die nach oben steigen. Dieser Vorgang heißt Konvektion.
Die Tachokline zwischen Strahlungs- und Konvektionszone könnte der mysteriöse Sonnendynamo sein. Denn die elektrischen Ströme, die von dem turbulenten, geladenen Gas erzeugt werden, bauen ein mächtiges Magnetfeld auf. “Ich will nicht behaupten, daß wir den Sonnendynamo entdeckt haben”, schränkt Bernhard Fleck von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA ein, der europäische Projektleiter von SOHO. “Aber wir haben gute Indizien dafür, daß hier etwas vor sich geht.”
Andere Sonnenforscher sind skeptischer. “Es gibt noch nicht einmal einen Beweis dafür, daß ein Sonnendynamo überhaupt existiert”, sagt Douglas Gough von der Cambridge University. “Vielleicht ist das Magnetfeld an der Sonnenoberfläche ein Relikt aus der Entstehungszeit der Sonne? Dieses ursprüngliche Feld könnte im Lauf der Zeit einfach zerfallen, und was wir heute beobachten, sind bloß noch die Reste davon.” Auch die magnetische Dynamik der Sonne gibt noch Rätsel auf. Schwache Magnetfelder werden von bewegter Materie mitgezogen – sie “schwimmen” förmlich im Plasma. Starke Magnetfelder können die Bewegung des Plasmas behindern. Magnetfelder, die in der Konvektionszone von Nord nach Süd gerichtet sind, werden von der ungleichmäßigen Rotation der Sonne gedehnt und gezerrt. Dabei nehmen sie Rotationsenergie von der Sonne auf und werden laufend verstärkt.
Wo ein Schlauch von Feldlinien die Photosphäre durchstößt und in den Raum hinausreicht, entstehen Sonnenflecken. Dort ist das Magnetfeld zehntausendmal stärker als das irdische, das unsere Kompaßnadeln ausrichtet.
Sonnenflecken treten bevorzugt paarweise auf, in Ost-Westrichtung orientiert. Beide Flecken sind jeweils magnetisch verschieden gepolt. Ist beispielsweise auf der Nordhalbkugel in allen Paaren der östliche Fleck ein magnetischer Nordpol, dann ist der westliche ein Südpol. Auf der Südhalbkugel ist die Polarität dagegen umgekehrt: der Ostfleck ist Südpol, der Westfleck Nordpol.
Das magnetische Schauspiel der Sonne geht noch weiter: Mitte des 19. Jahrhunderts wurde entdeckt, daß die Häufigkeit der Sonnenflecken im elfjährigen Rhythmus schwankt. Wenn die Fleckenzahl ein Maximum erreicht, ist die Sonne besonders aktiv. Zum nächsten Sonnenfleckenmaximum kommt es voraussichtlich im Jahr 2001. Wenn ein Zyklus zu Ende geht und die Flecken spärlicher werden, dann tauchen bereits die ersten Flecken des nächsten Zyklus auf. Sie haben gerade die umgekehrte magnetische Polarität des vorangegangenen Zyklus. Bezogen auf das Beispiel oben wäre jetzt auf der Nordhalbkugel der Ostfleck Südpol, der Westfleck Nordpol – und umgekehrt. Der Magnetismus der Sonne wiederholt sich also nicht in einem 11jährigen, sondern in einem 22jährigen Zyklus. Warum das geschieht, ist ein weiteres Rätsel, das die Sonne ihren Forschern stellt.
===Rüdiger Vaas, Rudolf Kippenhahn
