POLAR-LICHTER

Inhalt:- Entstehung der Polarlichter- Experimente am Fadenstrahlrohr

Sonnenwinde

bestehen hauptsächlich aus Protonen, Heliumkernen und Elektronen

Grund: Sonnenstürme Gesamtmasse von ca. 1 Mio. Tonnen pro

Tag Geschwindigkeit von 400-900 km/s Dichte in Erdnähe von ca. 5*10^6

Teilchen pro m³ alle 11 Jahre besonders stark (u.a. auch

2013)

Beeinflussung des irdischen Magnetfelds Sonnenwinde verformen das irdische

Magnetfeld kometenschweifartig auf der Nachtseite

Van-Allen-Gürtel

besonders hohe Teilchenstrahlung in bis zu 45 000km Höhe über der

Erdoberfläche Bestehen ausProtonen undElektronen, dievon den Sonnen-winden stam-men

Bewegung der Teilchen im Erdmagnetfeld

Protonen und Elektronen dringen ins Magnetfeld der Erde ein Bewegung: - entlang der Van-Allen-Gürtel - oszillieren zwischen den Polen (ggf.

mehrere Monate lang) - in Spirallinien

Prinzip der magnetischen Flasche Lorentzkraft: - senkrechte Komponente:

Kreisbewegung - parallele Komponente:

Spiralbahnen

Prinzip der magnetischen Flasche Magnetfeld inhomogen und an den

Polen stärker Ständige Änderung des Radiusses rückwärtige Komponente der Lorentzkraft bei kleinem Radius in Polnähe Teilchen kehren um

Stoßanregung und Lichtemission Elektronen treffen auf in

Erdatmosphären enthaltene Teilchen Freisetzung von EnergieHeben der Elektronen dieser Teilchen

auf höhere Schale Zustand instabilRückfall in Grundzustand wieder Freisetzen der eingesetzten

Energie in Form von Photonen (Energieerhaltung)

= Lichtemission

Färbung Farbe abhängig von angeregten Teilchen elementarer Sauerstoff: weiß-grün Stickstoffmoleküle: rosa-rot bis violett bei einprotonigen Atomen (wie z.B. Wasserstoff) : Abhängigkeit von Schale, auf die das Elektron gehoben WirdBerechnung durch Rydbergformel möglich

Färbung

Auftrittsgegenden zwischen 60. und

75. nördlichen und südlichen Breitengrad

in einem Oval um magnetischen Pol zentriert

magn. nicht gleich geographischer Pol

Im Laufe des Tages verschiedene Orte unter Polarlichtgürtel

Intensität

keine Anhängigkeit von Jahreszeiten alle 11 Jahre aufgrund des

Sonnenzyklusses besonders stark selten sogar (wenn auch schwach)

im Mittelmeerraum zu sehen

Experimente am Fadenstrahlroh

r

Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Versuch und Realität

+ Spiralförmige Bewegung+ beschleunigte Teilchen, die auf

Magnetfeldlinien treffen- Versuch: homogenes B-Feld Realität: inhomogenes B-Feld- Versuch: nur Lichtemission von

Wasserstoff Realität: auch Lichtemission

anderer Stoffe

Herleitung einer Formel für den Windungsabstand

kürzen

mit Wurzelgesetzen vereinfachen

Zu beweisende Proportionalitäten

Kleinwinkelnäherung des Sinus

VersuchsaufbauMessen des Magnetfelds mit einer Hallsonde

Messen der Anodenspannung mit einem Voltmeter

Messen von α durch Skalierung

Messwerte

Auswertung

Werte sehr genau Formel gut geeignet

für Berechnungen bei der Veränderung

der Spannung nicht immer klare Wertepaare

Werte dieser Messreihe am ungenausten

Veränderung von α

Veränderung von B

Veränderung von U

Vielen Dank fürs

Zuhören!