Teil 1: Elektrizität und Plasma

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Kapitel 10: Interstellares Plasma

Noch bis vor Kurzem dachte man, dass der Weltraum ein perfektes Vakuum und völlig leer sei. Diese Meinung ist noch immer weit verbreitet, obwohl sie nicht ganz richtig ist, wie ich es in den vorherigen Kapiteln erläutert habe. Der Weltraum ist nicht leer. Er ist gefüllt mit Plasma. Dieses Raum-Plasma besteht hauptsächlich aus sehr leichten Molekülen: Wasserstoff- und Helium-Ionen sowie Elektronen und die Konzentration im Weltraum beträgt ungefähr ein (ionisiertes) Teilchen pro Kubikzentimeter.46 Zum Vergleich beträgt die Dichte unserer Atmosphäre etwa 1013 Teilchen pro Kubikzentimeter.

© ESA/Herschel/SPIRE/PACS/D. Arzoumanian (CEA Saclay)
Abbildung 19: Ein Birkeland-Strom durchzieht den ‘leeren’ interstellaren Raum
Die sehr geringe Konzentration von Raum-Plasma verhindert nicht, wie in Abbildung 19 zu sehen ist, dass auch dort elektrische Phänomene enstehen: In diesem Fall überspannt der Birkeland-Strom Lichtjahre aus ‘leerem’ Raum. Erinnern Sie sich noch an das Millikan Experiment und wie die elektromagnetische Kraft, die von einem einzigen Elektron ausgeübt wird, einen großen Teil des Raumes beeinflusst, den das Elektron umgibt? Im kosmischen Maßstab erlauben die elektrischen Eigenschaften von Raum-Plasma es, dass elektrische Ströme zwischen Himmelskörpern fließen können, weil solch ein Plasma höchst leitfähig ist. Diese Tatsache ermöglicht es, dass der elektrische Austausch zwischen der Oberfläche und der äußeren Schicht der DS eines Himmelskörpers stattfinden kann. Genauso wie es auch den elektrischen Austausch innerhalb der DS ermöglicht. Nach Hannes Alfven und James McCanney ist Plasma im Weltraum quasi-neutral oder leicht positiv. Allerdings herrscht bei der elektrischen Ladung des Sonnenwindes Uneinigkeit. Während die offizielle Position darin besteht, dass der Sonnenwind elektrisch neutral ist, hat der britische Mathematiker und Geophysiker Sydney Chapman schon im Jahr 1930 darauf hingewiesen, dass der Sonnenwind aus positiv geladenem Plasma besteht. In jüngerer Zeit kam Luis Alvarez47 zu dem Schluss, dass der Sonnenwind eine insgesamt positive Ladung aufweisen müsste.48 Jean Martin Meunier49 stellt auch fest, dass der Sonnenwind nicht elektrisch neutral ist und er erklärt es wie folgt:
Der Sonnenwind ist im Ganzen betrachtet elektropositiv; er enthält viel mehr H+ Protonen, als Elektronen. Warum? Weil Elektronen im galaktischen Raum mit einer Geschwindigkeit von 10.000 bis 300.000 km/s durch die solaren UV-, X- und Gammastrahlen evakuiert werden (Compton Effekt). Folge: Der solare Wind (mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 900 km/s), ist ein Strom von Protonen, der versucht die verlorenen Elektronen wieder auszugleichen.50
Fußnoten:

46Tsytovich, V.N., Elementary Physics of Complex Plasmas, Seite. 7
47Luis Alvarez (1911 - 1988), war ein Wissenschaftler an der Universität Berkeley. 1968 bekam er den Nobelpreis für Physik.
48Trower, W.P., ‘Luis Walter Alvarez - A biographical memoir’, Seite. 7
49 Ehemaliger Forscher an der CNRS (deutsch: Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung) und ehemaliger Sekretär der französischen Abteilung von IAGA (deutsch: Internationale Vereinigung für Geomagnetismus und Aeronomie)
50Nodon, A., ‘Prévisions météo d’après les taches solaires’. Siehe: albert-nodon.e-monsite.com/pages/recherche-au-20-siecle/previsions-meteo-d-apres-les-taches-solaires/