Aufspaltung einer Spektrallinie, gemessen in einem Sonnenfleck 

 Das hier gezeigte Bild wurde von mir während eines Astrophysikalischen Praktikums in Potsdam aufgenommen.

(Ich habe dieses Seminar von 2001-2004 lang geleitet; es gab also genug Gelegenheit: Leider ist das Potsdamer Wetter uns nicht immer hold gewesen, aber es hat ja mal geklappt.)

 

Aufg.: Speichere das Bild und vermiss die Breite der Aufspaltung in Pixeln.

Die beiden unaufgespaltenen Linien sind die Sauerstofflinien der Erdatmosphäre. Ihnen werden die Wellenlängen 630.20 nm und 630.27 nm zugeordnet.

Da der Abstand O2-Linien aus Labormessungen gut bekannt ist, kannst du sie ebenfalls in Pixeln vermessen und daraus schließen, wie groß die Aufspaltung in typischen Einheiten der Wellenlänge (nm oder Angström) ist. 

 

Referenz (zum Vergleichen): Zwischen ihnen liegt die Eisenlinie 630.25 nm und neben dem Trio finden wir Fe 630.151; beide im Sonnenspektrum.

Hiermit kannst du mit den bekannten Formel zur Zeeman-Aufspaltung die Magnetfeldstärke berechen.

Aufg.: Wie erklärt man die Verbreitung der solaren Linien gegenüber den terrestrischen Linien? Welche physikalischen größen wirken also - neben Magnetfeldern - noch verbreiternd auf Spektrallinien?

Messgerät: Der Einsteinturm auf dem Potsdamer Telegrafenberg

Der Turm wird noch heute von Solarphysikern genutzt und ist daher nur eingeschränkt fürs öffentliche Publikum offen. Besuche lassen sich über die Urania Potsdam anmelden.

 

So funktioniert's: Licht tritt durch die Kuppel ein.

Zwei Planspiegel lenken es in den Turm.

Der so genannte Coelostat (großes Bild unten): Licht wird erst auf den Spiegel rechts unten und von diesem auf den links oben reflektiert.

Dort fällt es durch eine Linse (Inlay-Bild links), die zur Focussierung verstellbar gelagert ist.

Im Keller des Turms (Abb. oben rechts) kommt das Sonnenbild nach einer weiteren Umlenkung an einem Spalt in der Wand an (da steht jetzt das Sonnenfoto davor):

Dahinter befindet sich in einem wohl temperierten Raum ein empfindlicher Spektrograph. Seine Ergebnisse wurden dann früher mit einem Buch (= "Tafelwerk der Spektrallinien") und heute mit dem Computer ausgewertet.

 

Im Kellerlabor kann das Licht der Sonne auch projiziert werden und ein großes Sonnenbild erzeugen. Alternativ wird es durch den Spalt in den Spektrographen (Etalon) gelenkt, der hier durch ein Sonnenbildchen-Avatar abgedeckt ist.