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Wie kündigen sich Sonnenstürme an?

3. Aug.

Foto: © ESA

Eruptionen auf der Sonne können für die Erde gefährlich werden. Forschende suchen deshalb nach Möglichkeiten, um in Zukunft heftige Sonnenstürme vorhersehen zu können.

(Text: Jan Berndorff)

Die Weltraum-Wettervorhersage ist nicht nur für Astronauten wichtig. Sonnenstürme – das sind quasi Böen des Sonnenwindes aus Strahlung und geladenen Teilchen, den unser Zentralgestirn stetig ins All bläst – können auch die Erde erreichen und viel Unheil anrichten. Anders als der normale Sonnenwind, den der Schutzschirm aus Erdmagnetfeld und -atmosphäre abwehrt, können Sonnenstürme diesen Schild durchbrechen. Das kann Störungen und Ausfälle von Satelliten hervorrufen, auch Stromnetze und Kommunikationssysteme können kollabieren – bei heftigen Sonnenstürmen sogar über Tage oder Wochen.

Auf der Sonne kommt es immer wieder zu Eruptionen. Nämlich dann, wenn an der Oberfläche die üblicherweise geschlossenen Feldlinien des Sonnenmagnetfelds im Chaos des brodelnden Hexenkessels aufbrechen und das eingeschlossene Plasma entweichen lassen. Dann wird eine Plasmawolke aus Protonen, Elektronen und Ionen, auch koronarer Massenauswurf (CME) genannt, ins All geschleudert – mitunter in Richtung Erde. 

Als eine Art Vorbote solch einer Eruption kommt zunächst ein vergleichsweise harmloser Röntgenblitz auf der Erde an, auch »Flare« genannt. Dieser rast mit Lichtgeschwindigkeit durchs All. Bedeutet: Schon nach acht Minuten ist er da. Etwa eine Stunde später folgt eine Welle hochenergetischer Teilchen – vornehmlich Protonen, die mit 10 bis 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind. Und zuletzt, nach ein bis zwei Tagen, fegt der Großteil der Plasmawolke über uns hinweg. Diese ist nur rund 1000 Kilometer pro Sekunde schnell, richtet aber die größten Schäden an.

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Sonnenstürme: Forschende suchen nach Vorboten der Eruptionen

Das heißt also: Wenn Röntgensensoren ein Flare registrieren, bleiben noch ein bis zwei Tage Zeit, um empfindliche Systeme herunterzufahren und sich auf mögliche Ausfälle einzurichten. Allerdings folgt nicht auf jedes Flare eine Plasmawolke, und nicht jeder Wolke geht ein Flare voraus. Sonnensturmprognosen sind daher heikel. Mehrere Satelliten wie »Goes« und Raumsonden wie »Soho« beobachten deshalb die Sonne genau, um ihre Eruptionen zu deuten und Richtung sowie Geschwindigkeit des Sturms zu bestimmen – neuerdings auch mithilfe künstlicher Intelligenz.

Manche Strukturen an der Sonnenoberfläche können unmittelbar bevorstehende Eruptionen ankündigen – sogenannte dunkle Filamente zum Beispiel, die auf Bildern der Sonnenscheibe mitunter als auffällige Fäden oder Streifen zu erkennen sind. Zum Zeitpunkt ihres Auftretens ist aber unklar, in welche Richtung der Sturm ziehen wird. »Die Situation ist vergleichbar mit der Vorhersage von Wirbelstürmen«, schreibt das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung auf seiner Website. »Wann und wo ein Hurrikan auf dem Meer entsteht, lässt sich nicht prognostizieren. Hat er sich jedoch gebildet, so lässt sich berechnen, wann und wo er auf die Küste treffen wird – natürlich mit gewissen Unsicherheiten.«

Der Artikel ist in der Ausgabe 07/2022 von P.M. Schneller Schlau erschienen.

Wie schützen wir die Erde vor Sonnenstürmen?
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