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Sonne ist aktiver als vorhergesagt – Sonnenstürme können die Erde bedrohen

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Von: Tanja Banner

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Die Aktivität der Sonne nimmt stärker zu als erwartet, die Sonne schleudert Plasma ins Weltall. Was der Erde von einem solchen Sonnensturm drohen kann.

München – Auf der Sonne ist die Hölle los – und zwar sprichwörtlich: Die sichtbare Oberfläche der Sonne brodelt, es entstehen Sonneneruptionen und sogenannte koronale Massenauswürfe. Dabei schleudert die Sonne Plasma ins Weltall. Dieses Plasma besteht aus geladenen Teilchen, die sich mit unvorstellbaren Geschwindigkeiten durch das Weltall bewegen – mehrere Millionen Kilometer pro Stunde sind möglich. Treffen diese Teilchen auf das Magnetfeld der Erde, entsteht an den Polen ein sehenswertes Spektakel: Polarlichter tanzen am Himmel.

Doch ein Sonnensturm hat auch eine negative – sogar gefährliche – Seite: Trifft ein starker Sonnensturm mit besonders großer Geschwindigkeit auf die Erde, kann das unter anderem Probleme mit dem Stromnetz verursachen. Und nicht nur auf der Erde sind die Auswirkungen zu spüren: Ein Sonnensturm kann auch Satelliten beeinträchtigen – erst im Februar sind 40 SpaceX-Satelliten kurz nach dem Start abgestürzt, weil sie in einen Sonnensturm geraten sind.

Sonnenstürme treten auf, wenn die Sonne aktiver wird

Die Aktivität der Sonne verändert sich in einem 11-jährigen Rhythmus, gut zu erkennen an der Anzahl der Sonnenflecken. 2019 hat der aktuelle Sonnenfleckenzyklus begonnen, zwischen 2024 und 2026 wird sein Maximum erwartet. Und das könnte höher ausfallen, als bisher vermutet. Das Solar Cycle Prediction Panel, das die US-Ozean- und Amtosphärenbehörde NOAA und die US-Raumfahrtorganisation Nasa betreiben, zeigt, dass die Sonne derzeit deutlich aktiver ist als vorhergesagt. Für den Monat Januar 2022 wurden beispielsweise 29 Sonnenflecken erwartet – tatsächlich gezählt wurden jedoch 54. Ein ähnliches Bild gibt es im Februar und März 2022. Auch der solare Radioflussindex – ein Wert, der die Radiostrahlung der Sonne misst – liegt deutlich über den erwarteten Werten.

Die Sonne ist derzeit aktiver als erwartet. Eruptionen auf der Oberfläche schleudern Plasma ins Weltall, das in Form eines Sonnensturms die Erde treffen kann. (Archivbild)
Die Sonne ist derzeit aktiver als erwartet. Eruptionen auf der Oberfläche schleudern Plasma ins Weltall, das in Form eines Sonnensturms die Erde treffen kann. (Archivbild) © NASA/SDO/AIA/Goddard Space Flight Center

Was auf der Erde passieren kann, wenn sie von einem massiven Sonnensturm getroffen wird, zeigt ein Blick in die Vergangenheit. Im Jahr 1859 traf der größte bisher wissenschaftlich beobachtete Sonnensturm die Erde, bekannt ist er heute als Carrington-Ereignis. Die Folge: Polarlichter, die sonst in der Regel eher in der Nähe des Nordpols zu sehen sind, waren bis weit in den Süden – genannt werden Rom und Hawaii – zu sehen. Elektrizität war damals noch nicht weit verbreitet, weshalb in erster Linie das Telegrafennetz von dem Sonnensturm betroffen war: Telegrafenleitungen schlugen Funken und setzten Papier in Brand, wird aus dem Jahr 1859 berichtet. Außerdem war es teilweise möglich, die Geräte ohne Batterien zu bedienen.

Sonnensturm kann katastrophale Auswirkungen auf die Erde haben

In der heutigen hoch technisierten und elektrifizierten Welt könnte ein starker Sonnensturm katastrophale Auswirkungen haben. Im schlimmsten Fall könnten Sonnenstürme „auf der Erde und im erdnahen Weltraum zu erheblichen Störungen bis hin zum Ausfall kritischer Infrastruktur führen“, erklärt der Astrophysiker Volker Bothmer, der am Institut für Astrophysik der Universität Göttingen forscht, gegenüber fr.de*. Besonders Kommunikations- und Navigationssysteme, Stromnetze, Ölleitungen, elektronische Systeme von Raumsonden und die damit verbundenen Strukturen wie die globale Vernetzung durch das Internet oder die Trinkwasserversorgung seien davon betroffen. Aber auch jenseits der Erde sieht der Experte Probleme: Astronautinnen und Astronauten sowie Flugpersonal sind erhöhter Strahlung ausgesetzt.

Und auch Satelliten sind öfter betroffen, wie Bothmer berichtet: Im Jahr 1989 habe man während eines Sonnensturms zu über 1000 Satelliten kurzfristig den Kontakt verloren. Wenn man bedenkt, wie alltäglich die Nutzung von Satellitenservices mittlerweile ist – Satellitennavigation, -kommunikation und Wettervorhersage sind nur einige davon – kann man ahnen, welche Probleme ein Sonnensturm verursachen könnte. Eine Studie aus dem Jahr 2013 zeigt die Auswirkungen, die das Carrington-Ereignis heute auf die Erde hätte: In den USA dürften 20 bis 40 Millionen Menschen für bis zu zwei Jahre ohne Strom sein, die ökonomischen Kosten sollen sich alleine in den USA auf bis zu 2,6 Billionen US-Dollar belaufen, so die Studienautoren.

Starker Sonnensturm: Erde entging 2012 nur knapp einer Katastrophe

Tatsächlich ist die Erde vor einigen Jahren nur knapp einer solchen Katastrophe entgangen: Im Juli 2012 hat ein geomagnetischer Sturm von der Größe des Carrington-Ereignisses die Erde nur knapp verfehlt, wie die Nasa 2014 mitteilte. Der Physiker Pete Riley erklärte damals, es sei gar nicht so unwahrscheinlich, dass die Erde in den nächsten zehn Jahren von einem Sonnensturm der Carrington-Stärke getroffen werde. Die Wahrscheinlichkeit liegt seinen Analysen zufolge bei bis zu zwölf Prozent.

„Extreme Ereignisse, wie der Carrington-Sturm im Jahr 1859, treten basierend auf Auswertung unserer Daten, etwa einmal alle 100 bis 150 Jahre auf“, erklärt Bothmer. Nach Angaben des Astrophysikers gibt es innerhalb eines 11-jährigen Sonnenzyklus mehr als 1000 Sonnenstürme, von denen etwa 50 Geschwindigkeiten erreichen, „die zu sehr starken Auswirkungen bei der Erde führen“. Viele dieser Sonnenstürme würden die Erde jedoch nicht erreichen oder nicht die speziellen Magnetfeldeigenschaften erfüllen, „um das Erdmagnetfeld gehörig zu stören“, gibt der Wissenschaftler vorsichtige Entwarnung.

Schutz vor starkem Sonnensturm – Vorwarnzeit beträgt mindestens 12 Stunden

Trotzdem stellt sich die Frage, ob und wie man gefährdete Infrastruktur auf der Erde vor Sonnenstürmen schützen kann. In einem bestimmten Rahmen ist das möglich – beispielsweise können Elektronikteile in Satelliten von Strahlung abgeschirmt werden, außerdem wird an Materialien gearbeitet, die Strahlung besser standhalten, wie der Raumfahrttechniker Piyush Mehta in einem Artikel im Portal The Conversation erklärt.

Mithilfe spezieller Teleskope können die Aktivitäten der Sonne beobachtet werden. Von einem koronalen Massenauswurf bis zur Ankunft des Sonnensturms auf der Erde vergehen je nach Geschwindigkeit mindestens 12 Stunden, maximal einige Tage. In dieser Zeit kann man auf der Erde einiges unternehmen, um die Infrastruktur zu schützen: Satelliten können in einen Sicherheitsmodus gebracht werden, Flugzeuge am Boden bleiben. Kommunikations- und Navigationsfehler können korrigiert werden, Stromnetze könnte man entsprechend steuern, schlägt Bothmer vor.

Derzeit arbeitet die Forschung daran, die Vorhersage von Sonnenstürmen zu verfeinern, gleichzeitig gibt es mehrere Raumfahrt-Missionen, die die Sonne erforschen, um sie besser zu verstehen. In Zukunft sind außerdem mehrere Missionen zur Beobachtung des Weltraumwetters geplant.

Piyush Mehta vergleicht die Sonne derweil mit einem „Kind, das oft Wutanfälle bekommt. Sie ist wichtig, damit das Leben weitergeht, aber ihre ständig wechselnde Verfassung macht die Dinge schwierig.“ (Tanja Banner) *fr.de ist ein Angebot von IPPEN.MEDIA.

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