Die Sonnenkorona: Beobachtungen der Korona 1939–1949

268 Pages·1951·19.361 MB·German

by  M. Waldmeier (auth.)

LEHRBÜCHER UND MONOGRAPHIEN
AUS DEM GEBIETE DER
EXAKTEN WISSENSCHAFTEN
ASTRONOM! SCH-GEOPHYSIKALI SCHE REIHE
BAND IV
DIE SONNENKORONA
I
BEOBACHTUNGEN DER KORONA 1939-1949
VON
M. WALDMEIER
PROFESSOR AN DER EIDG. TECHN. HOCHSCHULE
UND AN DER U~IVERSITÄT ZÜRICH
Springer Basel AG
1951
Nachdruck verboten. Alle Rechte, insbesondere
das der Übersetzung in fremde Sprachen und der Reproduktion
auf photostatischem \Vege oder durch Mikrofilm, vorbehalten
Copyright 1951 by Springer Basel AG
Ursprünglich erschienen bei Verlag Birkhäuser AG., Basell951.
Softcover reprint of the bardeover 1st edition 1951
ISBN 978-3-0348-6924-9 ISBN 978-3-0348-6923-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-6923-2
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VORWORT
Nachdem die vom Verfasser seit 1938 ohne größere Unterbrechung fort
geführten Koronabeobachtungen sich nunmehr über einen vollen elfjährigen
Zyklus der Sonnenaktivität erstrecken, ist die Zeit gekommen, die Beobach
tungen und die daraus abgeleiteten Resultate zu veröffentlichen. Zahlreiche
Einzelergebnisse über die Sonnenkorona sind in den vergangeneu Jahren in
Zeitschriften publiziert worden. Hier stehen weniger die Ergebnisse einzelner
Untersuchungen zur Diskussion, sondern vielmehr die Ergebnisse, welche sich
auf das gesamte Beobachtungsmaterial beziehen, also das Verhalten der Korona
in bezug auf die Intensität der Emissionslinien, die Form und die Struktur,
sowie deren Variationen innerhalb des elfjährigen Zyklus.
Da mit der Erfüllung unseres Programms über einen elfjährigen Zyklus
unsere Koronabeobachtungen zu einem gewissen Abschluß gekommen sind,
sollen hier die Beobachtungen und ihre Ergebnisse der Fachwelt zugänglich
gemacht werden. Das ganze Werk wird drei Bände umfassen. Der vorliegende
erste Band enthält die Beobachtungen, der zweite Band zur Hauptsache die
statistische Auswertung derselben sowie die Resultate zahlreicher weiterer
Untersuchungen, für welche das benutzte Beobachtungsmaterial nicht in ex
tenso publiziert werden kann, und der dritte Band soll in Form einer Mono
graphie eine umfassende Darstellung unserer heutigen Kenntnisse über die
Physik der Korona geben.
Das dem Verfasser zur Verfügung stehende Personal gestattet keine er
schöpfende Bearbeitung des vorliegenden Beobachtungsmaterials innert nütz
licher Frist. Aus diesem Grunde wird im zweiten Band nur eine beschränkte
Zahl von Problemstellungen ihre Bearbeitung finden. Zahlreiche Probleme,
welche auf Grund des vorliegenden Beobachtungsmaterials ihre Lösung finden
könnten, mußten aus Zeit- und Personalmangel vorläufig zurückgestellt wer
den. Dieser Umstand hat den Verfasser in erster Linie bewogen, das ganze
Beobachtungsmaterial zu publizieren, um dadurch die Fachkollegen in die Lage
zu setzen, an Hand desselben die noch offenen oder sich erst aus der weiteren
Entwicklung ergebenden Fragen selbst zu beantworten. Auf diese Art ist nicht
nur ein schnellerer Fortschritt der Koronaforschung zu erwarten, sondern es ist
auch zu hoffen, daß dadurch das Material vollständiger ausgeschöpft werde, als
dies durch ein einzelnes Observatorium allein möglich ist.
Beim Abschluß des vorliegenden Bandes dankt der Verfasser Herrn Ing.
E. HusMANN für die vorzügliche Ausführung der graphischen Arbeiten, welche
im wesentlichen den Inhalt des ersten Bandes darstellen. Einen besonderen
Dank spreche ich der <(Stiftung für wissenschaftliche Forschung an der Uni
versität Zürich)> aus, welche durch eine Subvention die Herausgabe des vor-
6 Vorwort
liegenden Bandes ermöglicht hat. Schließlich danke ich dem Verlag Birkhäuser,
daß er dieses spezielle Werk übernommen und in bester Ausstattung heraus
gebracht hat.
Mein Dank gilt aber auch all denen, welche es mir durch ihre Unterstützun
gen in den Jahren 1937/38 ermöglicht haben, mein Vorhaben zu realisieren:
Herrn Prof. Dr. W. BRUNNER, Direktor der Eidgenössischen Sternwarte, mei
nem damaligen Vorgesetzten und Amtsvorgänger, Herrn Prof. Dr. A. RoHN,
dem damaligen Präsidenten des Schweizerischen Schulrates, Herrn Prof. Dr.
P. KARRER, dem damaligen Präsidenten der Stiftung für wissenschaftliche
Forschung an der Universität Zürich, Herrn Dr. B. LYOT, Astronome titulaire
a
l'Observatoire de Meudon, Herrn Dr. A. CouDER, Optisches Institut Paris,
und der Direktion der optischen Werke Kern & Cie., Aarau.
Mein herzlichster Dank aber gilt meiner lieben Frau, Dr. ANNI W ALDMEIER
BROCKMANN, welche von Anfang an bei den Arbeiten auf dem Aroser Obser
vatorium mit dabei war und durch ihre selbstlose und aufopfernde Mitarbeit,
anfänglich unter primitiven, später oftmals unter sehr schwierigen Bedingun
gen, meine Forschungsarbeit überhaupt erst in ersprießlicher Art ermöglicht hat.
Zürich, Eidg. Sternwarte, Oktober 1949. M. WALDMEIER
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INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort . 5
Einleitung 9
Das astrophysikalische Observatorium Arosa 11
Der Koronagraph 12
Das Spektroskop 20
Das Beobachtungsprogramm 22
Intensitätsschätzungen und Kalibrierung . 24
Erläuterungen zu den Koronadiagrammen 28
Koronadiagramme . . . . . . . . . . . 31
Veröffentlichungen über Koronabeobachtungen 1939-1950. 269
Herrn
BERN ARD LYOT
Paris-Meudon
gewidmet
9
EINLEITUNG
Als der Verfasser im Jahre 1938 mit den Koronabeobachtungen begann,
entsprach es ganz der Tradition der Eidgenössischen Sternwarte, auf welcher
die Sonnenflecken und -fackeln, die Protuberanzen, Filamente und Eruptionen
seit vielen Jahrzehnten fortlaufend beobachtet und die Beobachtungen sta
tistisch ausgewertet werden, daß auch die Koronabeobachtungen fortlaufend
nach einem bestimmten Programm nach Möglichkeit täglich durchgeführt wur
den. Diese Untersuchungen sollten Aufschluß geben über die örtlichen und zeit
lichen Variationen der Intensität der koranalen Emissionslinien, insbesondere
über die Variation mit der heliographischen Breite, mit dem Abstand vom
Sonnenrand, mit dem elfjährigen Zyklus der Sonnenaktivität und über den
Zusammenhang der koranalen Emissionen mit den übrigen Manifestationen der
Sonnenaktivität (Flecken, Fackeln, Protuberanzen, Eruptionen). Dies war eine
ganz neue Zielsetzung, indem über die aufgeworfenen Fragen damals noch gar
nichts bekannt gewesen war. Es war aber auch ein weitgespanntes Programm,
indem die angeschnittenen Fragen für ihre definitive Beantwortung ein homo
genes, sich lückenlos über einen vollständigen elfjährigen Zyklus erstreckendes
Beobachtungsmaterial erforderten. Dieses zu beschaffen war somit die Haupt
aufgabe des Aroser Observatoriums. Nachdem zunächst eine geeignete Methode
ausprobiert werden mußte, konnte mit Beginn des Jahres 1939 mit den regel
mäßigen Beobachtungen begonnen werden. Seither sind dieselben mit unver
änderter Apparatur, mit unveränderter Methode und vom gleichen Beobachter
bis auf den heutigen Tag weitergeführt worden. Kurz vor Beginn unserer regel
mäßigen Koronabeobachtungen war das Sonnenfleckenmaximum (April1937)
überschritten worden. Nachdem im Mai 1947 ein weiteres Sonnenfleckenmaxi
mum erreicht worden war, befinden wir uns heute wieder an derselben Stelle
des elfjährigen Zyklus wie beim Beginn unserer Beobachtungen. Der vorliegende
Band enthält die Beobachtungen bis Ende März 1949. Das statistische Pro
gramm läuft zur Zeit noch weiter, und es ist beabsichtigt, zu gegebener Zeit
das weiterhin gewonnene Beobachtungsmaterial als eine Fortsetzung der vor
liegenden Veröffentlichung zu publizieren.
Unmittelbar vor Kriegsausbruch hatte der Verfasser (1) 1) auf einen mög
lichen Zusammenhang zwischen gewissen Erscheinungen der Korona und erd
magnetischen und ionosphärischen Stürmen aufmerksam gemacht, der später
von den kriegführenden Ländern, welche sich genötigt sahen, zur Aufrecht
erhaltung der drahtlosen Nachrichtenübermittlung einen Funkberatungs- und
-prognosendienst einzuführen, zum Anlaß genommen wurde, um Koronabeob-
1) Die in Klammern gesetzten Zahlen beziehen sich auf die entsprechenden Nummern des
Publikationenverzeichnisses (S. 269).
10 Einleitung
achtungen in den Dienst der Funkprognosen zu stellen. So wurden nach dem
vom Verfasser entwickelten Programm ab August 1942 an einem amerikani
scheiJ. Observatorium Koronabeobachtungen ausgeführt für das Central-Radio
Propagation-Laboratory, Washington, ab 1943 an einem von der deutschen
Luftwaffe entwickelten Observatorium, ferner an einem damals ebenfalls in
dem Machtbereich der deutschen Luftwaffe stehenden französischen Obser
vatorium. Von 1948 an wurde dasselbe Programm auch von einem österreichi
schen, noch während des Krieges von der deutschen Luftwaffe errichteten
Observatorium übernommen.
Die von den fünf existierenden Koronabeobachtungsstationen (Arosa
[Schweiz], Climax [USA.], Kanzelhöhe [Österreich], Pie du Midi [Frankreich],
Wendelstein [Deutschland]) erhaltenen Koronabeobachtungen werden seit 1947
fortlaufend in dem von der Eidgenössischen Sternwarte Zürich herausgegebenen
« Quarterly Bulletin on Solar Activity» publiziert. Von der Station Arosa wer
den allerdings nur die Beobachtungen der Koronalinie 5303 A publiziert, und
auch diese nicht vollständig, so daß in dem vorliegenden Band auch für die Zeit
ab 1947 auf eine vollständige Publikation des Beobachtungsmaterials nicht ver
zichtet werden konnte.
Als der Verfasser sich im Jahre 1938 der Koronaforschung zugewandt hatte,
war die Korona eine in allen Teilen höchst rätselhafte Erscheinung. Wenig war
bekannt über ihre Dichte, nichts über ihren physikalischen und kinematischen
Zustand, über ihre Temperatur und ihre chemische Zusammensetzung; keine
der koronalen Emissionslinien hatte ihre Identifikation gefunden. Da damals
auch die Theorien kein Licht in das Gewirr der koronalen Rätsel zu werfen
vermochten, spielte die Korona lange Zeit die Rolle eines lusus naturae, eines
mehr merkwürdigen und schmuckhaften als interessanten Anhängsels der
Sonne. Erst mit der rasch einsetzenden Aufklärung ihrer physikalischen Natur
wuchs die Bedeutung der Korona. Ihre auf eine Million Grad erhitzten Gase
sind die heißeste Materie, die unserer Beobachtung zugänglich ist. Durch ihre
hohe Temperatur ist die Korona die Quelle einer intensiven ultravioletten und
Röntgenstrahlung, damit auch die Ursache für die Ionosphäre und der eigent
liche Träger der solar-terrestrischen Beziehungen. Durch ihre hohe Temperatur
ist sie aber auch die Quelle der solaren Radiowellen und steht sie in enger
Beziehung zur Entstehung der kosmischen Strahlung. So nimmt heute die
Korona unter den solaren Erscheinungen eine zentrale Stellung ein. Die
Existenz von «Radiosternen» zeigt überdies, daß das Koronaphänomen, das
vorerst nur bei der Sonne erforscht werden kann, nicht ein Privileg dieser
allein ist, sondern eine allgemeine Erscheinung der Sternatmosphären bildet
und bei vielen Sternen in noch weit stärkerer Entwicklung auftritt als bei
der Sonne.