Spectropolarimetry of Sunspot Penumbrae (PDF)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Struktur der Penumbra von Sonnen-
¿ecken und dem Evershed Effekt (EE). Obwohl der EE seit über einhundert Jahren
bekannt ist, sind seine ursächlichen Mechanismen bisher nicht vollständig geklärt.
Mittels hochaufgelöster spektropolarimetrischer Daten des Satellitenobservatoriums
HINODE werden sowohl das kleinskalige (~ 240 km) penumbrale Magnetfeld, als
auch die Vertikal- und Horizontalkomponenten des EE untersucht.
Am Anfang wird der Aufbau und die magnetische Aktivität der Sonne beschrie-
ben. Eine Reihe von theoretischen Modellen zur Erklärung des EE werden disku-
tiert und die theoretischen Grundlagen der Spektropolarimetrie werden zusam-
mengefasst. Das Beobachtungsinstrument wird skizziert und eine Reihe von Meth-
oden zur absoluten Wellenlängenkalibrierung sowie zur Untersuchung von solaren
Materieströmungen in der tiefen Photosphäre werden miteinander verglichen.
Die Forschungsresultate zeigen, dass sich das penumbrale Geschwindigkeits-
feld signi¿kant von dem der ruhigen Sonne unterscheidet. Morphologische Studien
ergeben elongierte Aufströmungen in der inneren und runde Abströmungen in der
äußeren Penumbra, welche als Quellen und Senken des EE interpretiert werden.
Für die Senken des EE konnte ein außerordentlich großer Zenitwinkel nachgewiesen
werden. Weiterhin ist anzumerken, dass die Plasmageschwindigkeit in den penum-
bralen Abströmungen weit größer ist als in der ruhigen Sonne. Das kleinskalige
Geschwindigkeitsfeld innerhalb penumbraler Filamente wird statistisch und an-
hand von Fallstudien untersucht, wobei die Vorhersagen von Flußröhrenmodellen
bestätigt werden. Des Weiteren werden helle penumbrale Abströmungen beschrie-
ben und zwei Klassen von penumbralen Filamenten identi¿ziert. Beobachtungen
von Flecken am Rand der Sonnenscheibe werden benutzt, um die Horizontalkom-
ponente des EE zu untersuchen.
Anhand von asymmetrischen Stokes Pro¿len wird gezeigt, dass die penumbralen
Plasmaströmungen vornehmlich in der unteren Photosphäre vorliegen und dass
deren Amplitude, im Gegensatz zur ruhigen Sonne, schnell mit der Höhe abfällt.
Es wird nachgewiesen, dass sowohl die Horizontal- als auch die Vertikalkomponente
des EE magnetisiert sind. Hierbei wird im Gegensatz zu vorherigen Studien demon-
striert, dass die Senken des EE ein Magnetfeld gegensätzlicher Polarität aufweisen.
Der Ein¿uss atmosphärischer Parameter auf Asymmetrien wird im Rahmen eines
Zwei-Schichten-Modells und mittels Spektralinversionen untersucht. Die Ergeb-
nisse zeigen dass es nur die Polarität des Höhengradienten der Magnetfeldstärke
ist, welche das Vorzeichen der totalen Netto-Zirkolarpolarisation auf der zentrums-
seitigen Penumbra bestimmt.