Präsentation Polarlichter

Report
POLARLICHTER
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 aus
Protonen und
Elektronen, die
von den Sonnenwinden stammen
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 Energie
Heben der Elektronen dieser Teilchen auf
höhere Schale
 Zustand instabil
Rückfall 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
Wird
 Berechnung 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
Fadenstrahlrohr
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
Versuchsaufbau
Messen des
Magnetfelds mit
einer Hallsonde
Messen der
Anodenspannung
mit einem
Voltmeter
Messen von α durch
Skalierung
Messwerte
Auswertung
Veränderung von α
 Werte sehr genau
 Formel gut geeignet für
Berechnungen
 bei der Veränderung der
Spannung nicht immer
klare Wertepaare
 Werte dieser Messreihe
am ungenausten
Veränderung von B
Veränderung von U

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