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Am 17. Februar brach ein Teil der Sonne aus. Ein durchdringend heller Lichtblitz \u2013 eine Sonneneruption \u2013 leuchtete kurz vom linken Rand unseres Sterns auf, wo er von der NASA-Raumsonde Solar Dynamics Observatory auf einem ultravioletten Bild eingefangen wurde.\u00a0Letztendlich war diese Eruption jedoch relativ mild \u2013 die st\u00e4rkste jemals aufgezeichnete Sonneneruption aus dem Jahr 2003 war im Vergleich dazu mehr als 100-mal so stark. Dennoch stehen wir kurz davor, in ein unbest\u00e4ndigeres Kapitel des elfj\u00e4hrigen Zyklus der magnetischen Aktivit\u00e4t der Sonne einzutreten. Sonneneruptionen sind neben koronalen Massenausw\u00fcrfen und Strahlungsst\u00fcrmen eine der drei Hauptformen der Sonneneruptionsaktivit\u00e4t, die laut Wissenschaftlern in den n\u00e4chsten Jahren wahrscheinlich an H\u00e4ufigkeit zunehmen werden.<\/p>\n
Derzeit befindet sich unser Heimatstern in der ansteigenden Phase des 25. Sonnenzyklus. Dieser wird so genannt, weil Wissenschaftler 1755 begonnen hatten, detaillierte Aufzeichnungen \u00fcber Sonnenflecken zu f\u00fchren. Seither hat es insgesamt 25 solcher Zyklen gegeben. Der H\u00f6hepunkt dieser Periode, das sogenannte Sonnenmaximum, d\u00fcrfte um 2025 erreicht werden. Das letzte Sonnenmaximum war 2014. Der damit verbundene Anstieg der Sonnenaktivit\u00e4t k\u00f6nnte sich nicht nur auf etwaige geplante Weltraumaktivit\u00e4ten der NASA, sondern auch auf die Gegebenheiten hier auf der Erde auswirken. So wird das Sonnenmaximum im Jahr 2025 etwa mit dem NASA-Projekt Artemis III zusammenfallen, das Menschen auf die Mondoberfl\u00e4che zur\u00fcckbringen soll \u2013 nicht gerade der sicherste Ort w\u00e4hrend eines Sonnensturms.<\/p>\n
Doch was ist ein solarer magnetischer Zyklus?<\/strong><\/p>\n Die Sonne ist eine riesige Kugel aus brodelndem, \u00fcberhitztem Plasma, das im Wesentlichen aus elektrisch geladenem Gas mit ungeheuer starken Magnetfeldern besteht. Aus Gr\u00fcnden, die die Astronomen noch nicht verstehen, nimmt die Aktivit\u00e4t dieser Magnetfelder in einem elfj\u00e4hrigen Zyklus zu und ab. In diesem Zyklus ver\u00e4ndern sich auch die dunklen Flecken auf der Oberfl\u00e4che des Sterns, die sogenannten Sonnenflecken, deren Anzahl zunimmt, je n\u00e4her die Sonne ihrem Maximum kommt.<\/p>\n Sonnenflecken sind die Quelle der solaren magnetischen Eruptionen. Steigt die Sonnenaktivi\u00e4t an, entstehen auch mehr sowie gr\u00f6\u00dfere Sonnenflecken. Hierbei gilt: Je gr\u00f6\u00dfer der Sonnenfleck, desto gr\u00f6\u00dfer die Sonneneruption. Der aktuelle Sonnenzyklus sticht dabei in besonderem Ma\u00dfe hervor, da er bisher aktiver ist als von Astronomen vorhergesagt. Ebenso sind mehr Sonnenflecken auf der Sonne zu sehen, als urspr\u00fcnglich prognostiziert wurde.<\/p>\n Werden Sonneneruptionen im Jahr 2025 St\u00f6rungen auf der Erde verursachen?<\/strong><\/p>\n Sonneneruptionen treten auf, wenn sich die Magnetfeldlinien in einem Sonnenfleck verdrehen und rei\u00dfen. Die \u00fcbersch\u00fcssige Energie wird dann abgegeben, was\u00a0zu einer Explosion mit drei m\u00f6glichen Folgen f\u00fchrt. Die erste ist eine Sonneneruption, wie die vom 17. Februar, bei der haupts\u00e4chlich Photonen freigesetzt werden. Die zweite ist ein koronaler Massenauswurf oder eine gro\u00dfe Freisetzung von Plasma in den interplanetaren Raum. Und der dritte ist ein Strahlungssturm, der durch die Beschleunigung von Energieteilchen wie Protonen\u00a0und Ionen ausgel\u00f6st wird. Koronale Massenausw\u00fcrfe k\u00f6nnen manchmal auch einen Strahlungssturm erzeugen, indem sie geladene Teilchen vor sich herschieben, w\u00e4hrend sie durch den Raum rasen.<\/p>\n Bei solchen Ereignissen wird der Sonnenwind, ein sonst relativ konstanter Teilchenstrom, den die Sonne ausstrahlt, zudem verst\u00e4rkt. Bei einer Sonneneruption kann die daraus resultierende elektromagnetische Strahlung auf der Erde, wenn sie intensiv genug ist, etwa zu Funkl\u00f6chern f\u00fchren.\u00a0Koronale Massenausw\u00fcrfe (sogenannte CMEs) sind dagegen Ausbr\u00fcche, die wirklich Probleme verursachen k\u00f6nnen. Laut der\u00a0Europ\u00e4ischen Weltraumbeh\u00f6rde <\/strong>ESA\u00a0wird dabei Plasma “in einer Gr\u00f6\u00dfenordnung von mehreren\u00a0zehn Milliarden Tonnen Masse” in den Weltraum geschleudert.\u00a0Das\u00a0aus Elektronen, Protonen und den Kernen schwerer Elemente wie Helium, Sauerstoff oder Eisen bestehende Plasma kann einen geomagnetischen Sturm erzeugen, wenn es auf die Magnetosph\u00e4re unseres Planeten trifft, was zu beeindruckenden Polarlichtern an den Polen f\u00fchrt aber auch die Stromnetz- und Satellitentechnologie in Mitleidenschaft ziehen kann.<\/p>\n Im Bereich der Pole k\u00f6nnen Flugzeuginsassen dann au\u00dferdem\u00a0sch\u00e4dliche Strahlung\u00a0abbekommen. Bei einem gr\u00f6\u00dferen geomagnetischen Sturm kommt das die Erde sch\u00fctzende Magnetfeld dagegen zumeist nicht an. Dann\u00a0kann ein solcher unsere Atmosph\u00e4re sogar so weit aufheizen, dass sie anschwillt und niedrig fliegende Satelliten in Mitleidenschaft zieht oder sie sogar aus ihrer Umlaufbahn rei\u00dft, wie es am 4. Februar 2022 bei 40 gerade gestarteten Starlink-Satelliten der Fall war.\u00a0Kleinere Ausbr\u00fcche kann das Magnetfeld der Erde jedoch in der Regel abfangen. Zum Gl\u00fcck erreicht jedoch nicht jeder koronale Massenauswurf die Erde. Viele, wie der mit der Eruption vom 17. Februar verbundene Auswurf, fliegen in den Weltraum, weg von unserem Planeten.<\/p>\n Die Frage ist, ob noch weitere in unsere Richtung fliegen werden, w\u00e4hrend wir auf das Sonnenmaximum zusteuern. J\u00fcngste Forschungen best\u00e4tigen, dass es in fast jedem Sonnenzyklus eine sehr, sehr gro\u00dfe Eruption gibt. Es kommt also nur darauf an, in welche Richtung sie im Weltraum fliegt. Wirklich starke Sonneneruptionen k\u00f6nnen zu geomagnetischen St\u00fcrmen f\u00fchren, die die Elektronik am Boden besch\u00e4digen, wie etwa der Sturm im Jahr 1989, der einige Stromnetze lahmlegte.<\/p>\n Heute sind die mit solchen Ereignissen verbundenen Risiken f\u00fcr unsere moderne Welt angesichts des technologischen Fortschritts allerdings erheblich gr\u00f6\u00dfer als 1989 \u2013 und sei es nur, weil sich heute viel mehr Technologie im Weltraum befindet. So befanden sich Ende 2022 mehr als 5.700 Satelliten in der Umlaufbahn, w\u00e4hrend es 1989 noch weniger als 500 gewesen waren. K\u00e4me es zu einem\u00a0extremen geomagnetischen Sturm, k\u00f6nnte das verheerende Folgen f\u00fcr die sich in unserer Umlaufbahn befindlichen Satelliten und somit auch f\u00fcr unsere von ihnen abh\u00e4ngige Gesellschaft haben. Sorge bereiten den Forschern vor allem die\u00a0indirekten Effekte, die solche St\u00fcrme nach sich ziehen.<\/p>\n “Etwa beim extrem genauen Satellitenzeitsignal, das in der Medizintechnik oder beim ultraschnellen B\u00f6rsenhandel verwendet wird”, erkl\u00e4rte Jens Berdermann vom Deutschen Zentrum f\u00fcr Luft- und Raumfahrt (DLR) im Interview mit dem Redaktionsnetzwerk Deutschland<\/em> (RND<\/em>). Da unsere Gesellschaft zunehmend abh\u00e4ngig von Technologien jedweder Art ist, m\u00fcssen die Wissenschaftler bei der Vorhersage von Sonneneruptionen noch viel besser werden. Zwar k\u00f6nnen Forscher Sonneneruptionen bereits heute vorhersagen, allerdings mit einer Genauigkeit, die Meteorologen im Vergleich zur Zehn-Tages-Vorhersage von Sonnenschein und Regen als ziemlich lausig bezeichnen w\u00fcrden.<\/p>\n Vorhersage von Sonnenst\u00fcrmen gestaltet sich schwierig<\/strong><\/p>\n “Es ist sehr schwer, die Ver\u00e4nderungen im Sonnenmagnetfeld zu simulieren, denn man braucht daf\u00fcr gro\u00dfe Rechenkapazit\u00e4ten”, gestand Svetlana Berdyugina vom Leibniz-Institut f\u00fcr Sonnenphysik in Freiburg ein.\u00a0F\u00fcr eine Simulation der kompletten Sonne reichten die derzeit verf\u00fcgbaren Rechenkapazit\u00e4ten jedoch nicht aus. Um verl\u00e4ssliche Vorhersagen treffen zu k\u00f6nnen, so Berdyugina,\u00a0m\u00fcsse man die vorhandenen Daten mithilfe von k\u00fcnstlicher Intelligenz nach Mustern durchsuchen. So k\u00f6nne es vielleicht gelingen, Vorboten f\u00fcr Sonnenst\u00fcrme auszumachen. Mit anderen Worten: Es ist noch immer schwer zu bestimmen, inwieweit ein geomagnetischer Sturm den Betrieb und die Flugbahn von Satelliten und den normalen elektrischen Betrieb am Boden beeinflussen wird.<\/p>\n Dabei w\u00e4re eine fr\u00fche Vorhersage wichtig, um zumindest einen Teil der anf\u00e4lligen Infrastruktur sch\u00fctzen zu k\u00f6nnen. Wissenschaftler\u00a0analysieren dennoch t\u00e4glich die Sonnenfleckenregionen, um die Bedrohungen zu beurteilen. Sie \u00fcberwachen und registrieren Ver\u00e4nderungen in der Gr\u00f6\u00dfe, Anzahl und Position der Sonnenflecken, um die Wahrscheinlichkeit einer auf die Erde gerichteten Sonneneruption und\/oder eines CME aus einer aktiven Region zu beurteilen. Die NASA verf\u00fcgt auch \u00fcber eine Flotte von Raumsonden, die unter der Bezeichnung Heliophysics Systems Observatory (HSO) bekannt sind und die Sonne und ihren Einfluss auf das Sonnensystem, einschlie\u00dflich der Auswirkungen des Weltraumwetters, untersuchen.<\/p>\n Das HSO besteht aus mehreren heliosph\u00e4rischen, geophysikalischen und planetarischen Raumfahrzeugen, die die Sonne beobachten und ihre Aktivit\u00e4t messen. Zu diesen Satelliten geh\u00f6ren die Parker Solar Probe, die auf einer gewagten Mission die Sonne “ber\u00fchrt”, und der Solar Orbiter der ESA, der zum ersten Mal einen Blick auf die unerforschten Polarregionen der Sonne wirft. Die Vigil-Mission der ESA, die Mitte 2020 gestartet ist, ist ebenso eine spezielle Mission zur Vorhersage des Sonnenwetters. Vigil wird die Sonne vom Lagrange-Punkt 5 aus beobachten, der etwa 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist.<\/p>\n In der Zwischenzeit wird die Sonne weiter auf das Sonnenmaximum im Jahr 2025 zusteuern. Aber auch nach diesem H\u00f6hepunkt sind Satelliten und Astronauten noch nicht vor Sonnenst\u00fcrmen gefeit: Zwischen jetzt und 2028 oder 2029 kann es laut Wissenschaftlern jederzeit zu einer gro\u00dfen Eruption kommen, die auf die Erde trifft. Das wird sich wahrscheinlich nicht auf das t\u00e4gliche Leben auswirken, aber die NASA und die Satellitenbetreiber werden die Sonne im Auge behalten m\u00fcssen.<\/p>\n Das Carrington-Ereignis<\/strong><\/p>\n In den vergangenen Jahrzehnten hat die Sonne ihr zerst\u00f6rerisches Potenzial zwar nie in vollem Ausma\u00df gezeigt\u00a0\u2013 erahnen l\u00e4sst es sich aber anhand der Folgen des sogenannten Carrington-Ereignisses. Das Carrington-Ereignis war ein gro\u00dfer Sonnensturm gewesen, der Anfang September 1859 stattgefunden hatte, nur wenige Monate vor dem Sonnenmaximum von 1860. Im August 1859 hatten Astronomen in aller Welt fasziniert beobachtet, wie die Zahl der Sonnenflecken auf der Sonnenscheibe zunahm. Unter ihnen war auch Richard Carrington gewesen, ein Amateur-Himmelsbeobachter in der kleinen Stadt Redhill in der N\u00e4he von London in England.<\/p>\n Am 1. September, als Carrington die Sonnenflecken skizziert hatte, war er von einem pl\u00f6tzlichen Lichtblitz geblendet worden. Carrington hatte ihn damals als “wei\u00dfe Lichterscheinung” beschrieben. Das ganze Ereignis hatte etwa f\u00fcnf Minuten gedauert. Bei der Eruption hatte es sich um einen gro\u00dfen koronalen Massenauswurf gehandelt, einen Ausbruch von magnetisiertem Plasma aus der oberen Atmosph\u00e4re der Sonne, der Korona. In 17,6 Stunden hatte der CME eine Strecke von mehr als 150 Millionen Kilometern zwischen der Sonne und der Erde zur\u00fcckgelegt und seine Kraft auf unserem Planeten entfesselt. Nach Angaben der NASA brauchen CMEs normalerweise mehrere Tage, um die Erde zu erreichen.<\/p>\n Am Tag, nachdem Carrington die beeindruckende Eruption beobachtet hatte, erlebte die Erde einen noch nie dagewesenen geomagnetischen Sturm, bei dem Telegrafensysteme verr\u00fcckt spielten und Polarlichter, die normalerweise nur in den polaren Breitengraden zu sehen sind, sogar in den Tropen zu sehen waren. Carrington z\u00e4hlte eins und eins zusammen und erkannte, dass die Sonneneruption, die er gesehen hatte, mit ziemlicher Sicherheit die Ursache f\u00fcr diese massive geomagnetische St\u00f6rung war. Ein Zusammenhang, der zuvor noch nie hergestellt worden war. Ihm zu Ehren ist der Sonnensturm von 1859 heute daher als Carrington-Ereignis bekannt.<\/p>\n “Wenn man bedenkt, wie viele elektrische Ger\u00e4te es mittlerweile gibt, dann kann man sich halbwegs vorstellen, was ein Carrington-Ereignis heute ausl\u00f6sen w\u00fcrde”, veranschaulichte Berdermann.\u00a0Berdermann und weitere Weltraumwetterforscher haben der Bundesregierung in einem gemeinsamen Schrieben daher den Aufbau eines nationalen Weltraumwetter-Zentrums, den Auf- und Ausbau boden- und satellitengest\u00fctzter Beobachtungssysteme sowie die Erstellung einer Risikobewertung zu allen betroffenen Systemen und Services empfohlen. “Besondere Aufmerksamkeit muss den Auswirkungen auf betroffene Systeme gelten, insbesondere der Sicherstellung der Energieversorgung (Umspannwerke, Transformatoren) sowie aufstrebenden Neuentwicklungen wie im Bereich des autonomen Fahrens und der E\u2011Mobilit\u00e4t”, schrieben die Wissenschaftler.<\/p>\n Zu unserem Gl\u00fcck treten Sonnenst\u00fcrme wie das Carrington-Ereignis nach Angaben von NOAA SciJunks etwa alle 500 Jahre auf. Sonnenst\u00fcrme, die nur halb so stark sind wie das Carrington-Ereignis, treten jedoch h\u00e4ufiger auf, etwa alle 50 Jahre.<\/p>\n Mehr zum Thema –<\/strong>\u00a0Polarwirbel auf der Sonne: Warum er Wissenschaftler ernsthaft verwirrt<\/a><\/p>\n<\/p>\n<\/div>\n