Hugo Stetter August 2000
„Auf der Sonne gibt es. regelmäßig über die Photosphäre verteilt, außerordentlich stabile Erhebungen und Senken, deren Positionen sich nur langsam ändern. Das haben Messungen mit dem "Michelson Doppler Imager" an Bord der europäischamerikanischen Raumsonde Soho (,Solar and Heliospheric Observatory") ergeben. Solche Erscheinungen sind auch von der irdischen Meeresoberfläche her bekannt. Auf den Ozeanen gibt es stabile, nur etwa fünf Zentimeter hohe Wellen in Abständen von einigen hundert Kilometern, die sich langsam von Ost nach West oder in entgegengesetzter Richtung bewegen. Sie benötigen oft mehr als zehn Jahre dazu, den Pazifik zu überqueren. Es handelt sich um Oszillationen, die von so genannten Rossby-Wellen erzeugt werden. Auf der Sonne sind die Erhebungen rund hundert Meter hoch und etwa 90 000 Kilometer voneinander entfernt. Sie wurden bei dem Versuch entdeckt, den Radius und die Veränderungen der Form unserer Sonne innerhalb eines Aktivitätszykus von elf Jahren mit höchster Präzision zu vermessen. Dazu ist der Michelson Doppler Imager auf den Rand unseres Zentralgestirns. gerichtet worden. Die Astronomen hoffen, mit den neuen Erkenntnissen Anhaltspunkte dafür zu bekommen, warum die Sonne an den Polen langsamer rotiert als am Äquator. Auf jeden Fall werden die Messdaten Aussagen über die Verhältnisse im Innern der Sonne zulassen“ aus F.A.Z. vom 7. 6. 2000
Rossby-Wellen treten sowohl in den Ozeanen als auch in der Erdatmosphäre auf, wo sie großräumige Windsysteme erzeugen. Verursacht werden sie durch Corioliskräfte.
Vereinfachtes Modell der Corioliskraft:
Eine Scheibe rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit w um 0. (Abb. 1) Die Tangentialgeschwindigkeiten der Punkte A und B und die zurückgelegten Bögen AA’ und BB’ sind proportional zu den Radien r1=OA und r2 = OB.
Abb. 1
Auf die sich drehende Scheibe wird nun in A die Kugel K mit einer Radialgeschwindigkeit vom Betrag u aufgelegt. (Abb. 2) In A sind die Tangentialgeschwindigkeiten der Scheibe und K gleich.
In B ist die Tangentialgeschwindigkeit von K, abgesehen von der Reibung, unverändert und größer als die der Scheibe. Die Kugel ist in Drehrichtung aus der Richtung A’B’O nach K' abgelenkt worden. Bezüglich der sich drehenden Scheibe hat auf die Kugel eine ablenkende Kraft - die Corioliskraft - gewirkt. Analoges gilt für die rotierenden Erde und die Sonne.
Die allgemeine Form der diese Kraft erzeugende Coriolisbeschleunigung lautet
(a) t = [m x w] x 2 (1)
t -ist das vektorielle Produkt der Vektoren m und w. w zeigt in Richtung der Drehachse, m - ist ein nicht zu w paralleler Vektor t steht senkrecht auf der von m und w aufgespannten Ebene. Aus (a) folgt der Betrag von
(b) c = 2 x m x w x sin j
m und w sind die Beträge der Vektoren, j der von ihnen gebildete Winkel.
In der Photosphäre gibt es außer der Rotation weitere Bewegungen, die u. a. von der Konvektion verursacht werden. Für eine meridional - tangentiale Komponente, die langsame Positionsänderungen von Niveauanomalien erzeugen kann, wird eine Modellrechnung angestellt.
Am Äquator dauert eine Umdrehung ca. 24,8 Tg. (siderisch). Daraus folgt eine Winkelgeschwindigkeit w= 2,93*10-6 /sec.
Die meridional-tangentiale Komponente der Geschwindigkeit m betrage 5 m/s; daraus folgt eine Coriolisbeschleunigung c = 2*5*2,93*10-6 m/s2 also c »3*10-5 m/s2
Wenn t ununterbrochen 24Stunden = 86400 sec einwirkt, ergibt sich eine Geschwindigkeit w mit dem Betrag v=8.64 *104 * 3*10-6m/s » 2,5 m/s in Richtung der Resultierenden, die hier nach Voraussetzung tangential ist. Ebenso können radiale Bewegungskomponenten geringfügige Niveauänderungen in der Photosphäre erzeugen.
(1) Gerthsen-Kneser-Vogel, Physik, Verl. Springer, 1986, S. 49f.