Als rotierender Gasball rotiert die Sonne nicht wie ein Festkörper mit starrer Rotation, sondern hat – wie um 1800 anhand der Sonnenflecken festgestellt wurde – eine differentielle Rotation: am Äquator rotiert sie schneller als in der Nähe der Pole.
Dies wurde im 18. Jahrhundert vermutet und 1863 von R. C. Carrington sowie von Gustav Spörer genau untersucht. Ergebnis: die Umlaufperiode von Sonnenflecken in der Äquatorregion beträgt etwa 25 Tage, von jenen auf 45° Breite 27 Tage, in Polnähe über 31 Tage.
Die genaue Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit {\displaystyle \Omega } von der heliografischen Breite {\displaystyle \beta } kann durch ein empirisches Gesetz mit den Konstanten {\displaystyle A}, {\displaystyle B} und {\displaystyle C} beschrieben werden, das von Carrington aufgestellt wurde:[2]
{\displaystyle \Omega =A-B\sin ^{2}(\beta )-C\sin ^{4}(\beta )}
Die drei Konstanten haben jeweils auch die Einheit {\displaystyle 1/\mathrm {a} } einer Rotationsgeschwindigkeit.
Aus der Beobachtung der Doppler-Verschiebung der Spektrallinien ergibt sich als Zusammenhang:
{\displaystyle \Omega _{\mathrm {D} }=13{,}9,{\frac {1}{\mathrm {a} }}-1{,}76,{\frac {1}{\mathrm {a} }};\sin ^{2}(\beta )-2{,}21,{\frac {1}{\mathrm {a} }};\sin ^{4}(\beta )}
Aus der Beobachtung von Sonnenflecken erhält man:
{\displaystyle \Omega _{\mathrm {F} }=14{,}4,{\frac {1}{\mathrm {a} }}-2{,}8,{\frac {1}{\mathrm {a} }},\sin ^{2}(\beta )}
Der Unterschied in den Konstanten weist darauf hin, dass die Sonne im Inneren schneller rotiert als außen in der Photosphäre und deswegen auch die Sonnenflecken (die an die Magnetfelder, die im Inneren entstehen, gebunden sind) schneller rotieren als das Photosphärengas.
Zusätzlich zur Breiten- und Tiefenabhängigkeit der Rotation (zwischen 24 und über 35 Tagen) variiert die Rotationsrate auch leicht im Zyklus der Sonnenfleckenaktivität.
Es existiert noch keine vollständige Theorie der Sonnenrotation.
Quelle Wikipedia