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Wissenschaft

Weltraumwetter

Forscher lösen Rätsel der Sonnenstürme

Weltraumwetter ist eine ständige Bedrohung. Erstmals haben Forscher nun eine Methode entwickelt, mit der sich die Stärke von Sonnenstürmen vorhersagen lässt.

Tahar Amari et al./ CNRS
Von
Mittwoch, 07.02.2018   19:10 Uhr

Ein französisches Forscherteam glaubt, Prognosen über die Stärke kommender Sonnenstürme machen zu können, bevor diese beginnen. Bisher lässt sich die Wucht der Eruptionen nur abschätzen, indem man bereits aktive Sturmsysteme auf der Sonne beobachtet und deren Strahlungsrichtung und -intensität vermisst.

Dem Team zufolge hänge die Heftigkeit der Ausbrüche nur von zwei Faktoren ab:

Das eine halte quasi das andere in Schach: Durch Abwägung der Stärken dieser beiden messbaren Faktoren ließen sich Prognosen über kommende Eruptionen treffen, ist einer nun im Fachblatt "Nature" erschienenen Studie zu entnehmen.

Das Team stieß auf diese bisher nicht bekannten Mechanismen, als es Messungen einer großen Sonneneruption im Jahr 2014 analysierte. Die Forscher entdeckten, dass sich die Eruption als Ballung magnetischer Feldlinien ankündigt, deren Form sie als "magnetische Seile" beschrieben. Deren Stärke allein sei aber kein Gradmesser für die folgende Eruption: Wie heftig die ausfalle, hänge von weiteren magnetischen Kräften ab, die sich über diesen "Seilen" aufbauen und von den Forschern als "magnetische Käfige" beschrieben werden.

Was heißt hier Sturm und Eruption?

Die Sonne ist eine in steten thermonuklearen Prozessen brennende Plasmakugel - ein Motor gigantischer Kräfte. Man weiß heute, dass sie aus verschiedenen Schichten aufgebaut ist, die höchst unterschiedlich sind: So ist etwa der Kern bis zu 15 Millionen Grad heißer als die Oberfläche, die es auf eine Temperatur von vergleichsweise bescheidenen 6000 Grad bringt.

Kein Wunder, dass da erhebliche Kräfte walken und walten. Ihr spektakulärster Ausdruck sind die oft gigantischen Sonneneruptionen, die sich durch sturmartige Verwirbelungen auf der Oberfläche ankündigen. Zu erkennen sind sie auf Aufnahmen als schwarze Sonnenflecken.

Mit wie viel Energie sich die Eruptionen dann mit intensiver Strahlung und zungenartigen Plasma-Auswürfen ins All entladen, hänge von dem "magnetischen Käfig" ab, der sich über den Verwirbelungen bilde: Ein starker "Käfig" halte die Eruption klein oder unterbinde sie ganz, ein schwacher erlaube es dem "Seil", mit Macht ins All hinauszupeitschen.

Warum ist das relevant?

Wenn das passiert, droht schlechtes Weltraumwetter. Auch die Erde wird von einem Magnetfeld geschützt, das wie ein Schild die härteste Strahlung und die energiegeladenen Partikel aus dem Sonnenwind fernhält. Eruptionen stören und intensivieren diesen steten Sonnenwind: Sie stauchen ihn zu Schockwellen, die mit erheblicher Kraft auf das Magnetfeld der Erde treffen können.

Die scheinbar am Himmel wehenden farbigen Polarlichter sind ein sichtbarer wunderschöner Effekt, wenn unser Magnetfeld unter verstärktem Partikelbeschuss steht. In vorelektrischer Zeit war das harmlos. Heute ist es das nicht mehr.

Sonneneruptionen bombardieren und schädigen nicht nur unsere Satelliten im All mit Strahlung und geladenen Teilchen. Unter ihrem Druck biegt, verformt sich und schwingt auch das Magnetfeld der Erde - teils mit erheblichen Konsequenzen.

Fotostrecke

Sonnenstürme: Wie wird das Weltraumwetter?

Beeinträchtigt wird etwa die Verbreitung von Funkwellen. Vor allem aber kommt es durch Induktionseffekte zum Aufbau von teils starken Strömen: Überlandleitungen und Transformatoren können versagen oder sogar zerstört werden. In mehreren Fällen führten schon vergleichsweise moderate Sonneneruptionen zu großflächigen Stromausfällen mit erheblichen Schäden.

Man versucht, sich davor zu schützen, indem man Anlagen herunterfährt, elektrische Spannungen in kritischen Infrastrukturen senkt und Satelliten aus dem Sonnenwind dreht, um eine Zerstörung von Schaltkreisen und Sonnensegeln zu verhindern. Mit den "Soho"- und "Stereo"-Missionen betreiben Nasa und Esa zwei Beobachtungsnetzwerke, deren einzige Aufgabe die Überwachung entsprechender potenziell gefährlicher Sonnenaktivitäten sind.

Eine verbesserte Weltraum-Wettervorhersage, die Eruptionen schon im Vorfeld ankündigt, wäre trotzdem willkommen. Eine wirklich große, potenziell verheerende Sonneneruption hat die Erde zwar in Transistor- und Digitalzeit noch nicht getroffen. Sie gilt aber nicht nur als wahrscheinlich, sondern als sicher: Sonneneruptionen sind sozusagen Alltag. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis die nächste die Erde trifft - denn in der Vergangenheit ist das oft genug geschehen.

Das "Carrington-Ereignis": Die Warnung vor dem Ernstfall

Von einem solchen Ereignis wissen wir sogar. Im September 1859 beobachtete der englische Astronom Richard Carrington einen besonders ausgeprägten Sonnenfleck. In den folgenden Stunden und Tagen kam es rund um den Globus zu seltsamen Beobachtungen: Ausgeprägte Nordlichter flackerten nicht nur in hohen Breiten, sondern waren bis in die Karibik und im pazifischen Raum auf Hawaii sichtbar.

Wo bereits stromleitende Infrastrukturen bestanden, kam es zu seltsamen Überspannungen: Telegrafen morsten wirres Zeug und schlugen Funken, in einzelnen Fällen entstanden Brände. Carrington begriff, dass das eine mit dem anderen zu tun haben musste, wurde jedoch nicht ernst genommen: Erklären konnte die Wissenschaft des 19. Jahrhunderts das alles noch nicht.

Heute wissen wir, dass Carrington eine bis heute Maßstäbe setzende Sonneneruption dokumentierte. Würde ein Ereignis dieser Stärke - man spricht von einem "G5+"-Ereignis - unsere heutige Welt unvorbereitet treffen, könnte dies Infrastrukturen ganzer Kontinente gefährden.

Auch deutsche Netze wären da nicht immun, machte am 18. Januar die Antwort der Bundesregierung auf eine Anfrage der Fraktion der Linken nach den hiesigen Vorsorgemaßnahmen klar: "Extreme Ereignisse (...) können (...) zu Ausfällen oder Schäden führen, die dann zu großflächigeren Ausfällen - auch in Deutschland - führen könnten."

insgesamt 27 Beiträge
günter1934 07.02.2018
1. Minimum
Da wir ja offenbar vor einem Sonnenaktivitäts-Minimum stehen, vergleichbar mit dem Maundersminimum, wird die Gefahr vor einem solchen Ereignis wie dem Carrington sicher immer geringer. Dafür werden die möglichen Folgen wie bei [...]
Da wir ja offenbar vor einem Sonnenaktivitäts-Minimum stehen, vergleichbar mit dem Maundersminimum, wird die Gefahr vor einem solchen Ereignis wie dem Carrington sicher immer geringer. Dafür werden die möglichen Folgen wie bei der kleinen Eiszeit wieder grösser...
dwg 07.02.2018
2.
Der Einfluss der Sonnenwinde auf insbesondere skandinavische Überlandleitungen ist durchaus dramatisch und hat reichlich Schäden hauptsächlich an großen Leistungstransformatoren verursacht. Insofern sind solche Arbeiten sehr [...]
Der Einfluss der Sonnenwinde auf insbesondere skandinavische Überlandleitungen ist durchaus dramatisch und hat reichlich Schäden hauptsächlich an großen Leistungstransformatoren verursacht. Insofern sind solche Arbeiten sehr zu begrüßen, jedoch warte ich da lieber erst mal auf eine zutreffenden Prognose als daß ich die Analyse eines vergangenen Effekts bejubele.
willibaldus 07.02.2018
3.
Die Wirkung einer Wiederholung des MAunder Minimums ist nicht sehr gross. https://www.klimafakten.de/behauptungen/behauptung-wegen-sinkender-sonnenaktivitaet-wird-der-klimawandel-demnaechst-pausieren
Die Wirkung einer Wiederholung des MAunder Minimums ist nicht sehr gross. https://www.klimafakten.de/behauptungen/behauptung-wegen-sinkender-sonnenaktivitaet-wird-der-klimawandel-demnaechst-pausieren
jhea 08.02.2018
4. Watt?
Es ist natürlich auch klar, dass die Sonne einem 11 Jahre Zyklus folgt von Minimum zu Minimum. (bzw. Max zu Max) Wenn wir jetzt, 2018 also ein Minimum haben und uns keine Sorgen machen müssen, werden wir dann wieder alle [...]
Zitat von günter1934Da wir ja offenbar vor einem Sonnenaktivitäts-Minimum stehen, vergleichbar mit dem Maundersminimum, wird die Gefahr vor einem solchen Ereignis wie dem Carrington sicher immer geringer. Dafür werden die möglichen Folgen wie bei der kleinen Eiszeit wieder grösser...
Es ist natürlich auch klar, dass die Sonne einem 11 Jahre Zyklus folgt von Minimum zu Minimum. (bzw. Max zu Max) Wenn wir jetzt, 2018 also ein Minimum haben und uns keine Sorgen machen müssen, werden wir dann wieder alle Sterben wenn es Juli 2023 ist? (das ist dann in 5,5 Jahren...) Oder wird die Sonne jetzt immer auf einem Minimum bleiben...? Mmhmm oder war es gar so, dass wenn es ein Minimum ist, man weniger Sonnenflecken hat, dadurch aber eigentlich ja mehr Oberfläche der Sonne heller ist... und somit also wärmer wird...? ach vielleicht haben die ganzen Wissenschaftler auch alle unrecht und einige Binsenweisheiten in einem SPON Forum sind alle akkurater :)
sr.pablo 08.02.2018
5. Falscher Ansatz
Es gibt in der Wissenschaft keine "Rätsel" zu lösen. Unser bisschen Affenhirn begreift das Universum halt nicht. Ist ja auch nicht weiter verwunderlich.
Es gibt in der Wissenschaft keine "Rätsel" zu lösen. Unser bisschen Affenhirn begreift das Universum halt nicht. Ist ja auch nicht weiter verwunderlich.

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