Großansicht. | Eine Illustration des Erdmagnetfelds, das unseren Planeten vor Sonnenteilchen abschirmt. Bild via NASA/GSFC/SVS.
In einem aktiven Teil des 11-jährigen Aktivitätszyklus der Sonne können diejenigen, die mit speziellen Sonnenfiltern ausgestattete Teleskope benutzen, um die Sonne zu betrachten – oder zu fotografieren – dunkle Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche sehen. Weltraumobservatorien erkennen kurzlebige, aber brillante und starke Sonneneruptionen – intensive Strahlungsausbrüche und die größten explosiven Ereignisse unseres Sonnensystems – die Minuten bis Stunden auf der Sonnenoberfläche dauern. Gelegentlich werden starke koronale Massenauswürfe oder CMEs – riesige Blasen aus Gas und Magnetfeldern der Sonne, die bis zu einer Milliarde Tonnen geladener Teilchen enthalten, die sich mit mehreren Millionen Meilen pro Stunde fortbewegen können – in das interplanetare Medium entlassen. Dieses Sonnenmaterial strömt durch den Weltraum und trifft manchmal auf die Erde. Ist das gefährlich? Sollten wir uns Sorgen machen?
Solare Stürme sind für Menschen auf der Erdoberfläche nicht gefährlich. Diese Stürme sind furchteinflößend, aber sie können unserem menschlichen Körper nichts anhaben, solange wir uns auf der Erdoberfläche befinden, wo wir durch die Erdatmosphäre geschützt sind. Denken Sie daran, dass es allen Grund zu der Annahme gibt, dass Stürme auf der Sonne schon seit Milliarden von Jahren auftreten, seit die Sonne und die Erde entstanden sind. Wenn das so ist, dann hat sich alles Leben auf der Erde unter ihrem Einfluss entwickelt.
Was ist die Gefahr eines Sonnensturms im Weltraum? Sehr hochenergetische Teilchen, wie sie von CMEs getragen werden, können bei Menschen und anderen Säugetieren zu Strahlenvergiftungen führen. Sie wären für nicht abgeschirmte Astronauten gefährlich, zum Beispiel für Astronauten, die zum Mond reisen. Große Dosen könnten tödlich sein.
Allerdings sind Sonnenstürme – und ihre Auswirkungen – für uns auf der Erdoberfläche kein Problem. Die Erdatmosphäre und die Magnetosphäre schützen unsere menschlichen Körper vor den Auswirkungen von Sonneneruptionen.
Größere Ansicht. | Eine Sonneneruption, beobachtet vom Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA am 23. Januar 2012. Image via SDO.
Auf der anderen Seite … können Sonnenstürme gefährlich für unsere Technologien sein. Wenn ein koronaler Massenauswurf, kurz CME, auf die Erdatmosphäre trifft, verursacht er eine vorübergehende Störung des Erdmagnetfeldes. Der Sturm auf der Sonne verursacht eine Art von Sturm auf der Erde, der als geomagnetischer Sturm bekannt ist.
Die stärksten Sonnenstürme schicken koronale Massenauswürfe (CMEs), die geladene Teilchen enthalten, ins All. Befindet sich die Erde in der Bahn eines CMEs, können die geladenen Teilchen in unsere Atmosphäre eindringen, Satelliten in der Umlaufbahn stören und sogar ausfallen lassen und hochfliegende Flugzeuge mit Strahlung überfluten. Sie können Telekommunikations- und Navigationssysteme stören. Sie haben das Potenzial, Stromnetze zu beeinträchtigen, und sind dafür bekannt, ganze Städte und sogar ganze Regionen auszuschalten.
Wenn von Stromausfällen durch Sonnenstürme die Rede ist, wird immer wieder auf den 13. März 1989, also vor 31 Jahren, verwiesen. Damals verursachte ein CME einen Stromausfall in Québec sowie in Teilen des Nordostens der USA. Über 6 Millionen Menschen waren neun Stunden lang von der Stromversorgung abgeschnitten.
Aber es ist möglich, dass Sonnenstürme noch stärker sind als der, der 1989 den Stromausfall in Québec und im Nordosten der USA verursachte. Die größte bekannte Sonneneruption fand am 28. August 1859 statt. Sie wurde von Richard C. Carrington beobachtet und aufgezeichnet und wird daher manchmal als Carrington-Ereignis oder manchmal als solarer Supersturm von 1859 bezeichnet. Der begleitende koronale Massenauswurf (CME) erreichte die Erde in nur 17 Stunden, anstatt der üblichen drei oder vier Tage. Der größte aufgezeichnete geomagnetische Sturm trat auf. Aurorae oder Nordlichter wurden in vielen Teilen der Welt gesehen. Telegrafensysteme in ganz Europa und Nordamerika fielen aus.
Was würde passieren, wenn ein solch starker Sonnensturm heute auftreten würde? Und ist es wahrscheinlich, dass ein solch starker Sonnensturm zu unseren Lebzeiten wieder auftreten wird? Niemand kennt die Antworten auf diese Fragen mit Gewissheit.
Aber Wissenschaftler sind sich der Möglichkeit zunehmend bewusst, vor allem seit 2008, als Sten Odenwald und James Green in der Zeitschrift Scientific American einen Artikel über das Carrington-Ereignis und die möglichen Folgen veröffentlichten, wenn ein solch starker Sturm auf der Sonne heute auftreten würde.
Wissenschaftler stellen immer mehr Fragen über Sonnenstürme und ihre Folgen. So vermuteten Wissenschaftler 2012 in der Zeitschrift Space Weather, dass ein Stromausfall in Neuseeland im Jahr 2001 durch einen Sonnensturm verursacht wurde. Dieses Ergebnis ist, wenn es stimmt, besonders wichtig, weil Neuseeland nicht auf einem hohen Breitengrad liegt (wie zum Beispiel Québec). Es liegt auf einem mittleren Breitengrad, dem gleichen Breitengrad wie ein Großteil der Vereinigten Staaten. Diese Studie aus dem Jahr 2012 legt nahe, dass die Auswirkungen von Sonnenstürmen bis in die bevölkerungsreicheren mittleren Breiten reichen können.
Wissenschaftler – zum Beispiel am Space Weather Prediction Center – beobachten die Sonne kontinuierlich, sowohl aus dem Weltraum als auch von der Erdoberfläche aus. Wenn ein Sonnensturm auftritt, der das Potenzial hat, die Erde zu beeinflussen, sehen sie ihn. Denn um uns auf der Erde zu beeinflussen, müsste der Sonnensturm auf der der Erde zugewandten Seite der Sonne stattfinden. Nach einem solchen Ereignis dauert es normalerweise mehrere Tage, bis der koronale Massenauswurf (CME) die Erde erreicht. Wenn ein großer CME auf dem Weg ist, ist es möglich, dass Satelliten ihre Systeme kurzzeitig abschalten und so in Sicherheit bleiben. Ebenso können bei Vorwarnung die Stromnetze auf der Erde umkonfiguriert werden, um eine zusätzliche Erdung zu gewährleisten. Und so weiter.
Sind wir in Gefahr durch einen besonders großen Sonnensturm, vielleicht in der Größenordnung des Carrington-Ereignisses? Einige glauben, dass wir das sein könnten. Deshalb fangen Regierungen und Wissenschaftler an, diesem Thema mehr Aufmerksamkeit zu schenken, um Systeme und Verfahren zu entwickeln, die helfen, solch starken Auswirkungen der Sonne zu widerstehen.
Größere Ansicht. | Eine Sonnenprotuberanz ist im Gegensatz zu unserer kleinen Erde riesig und ehrfurchtgebietend groß. Doch die Erde ist so weit von der Sonne entfernt, dass von diesen Protuberanzen keine Gefahr ausgeht. Image via NASA.
Unterm Strich: Stürme auf der Sonne sind ein Naturereignis. Sie finden seit Milliarden von Jahren statt. Sie sind für uns Menschen auf der Erdoberfläche nicht gefährlich. Aber sie können einige irdische Technologien beeinträchtigen, wie Stromnetze und Satelliten in der Erdumlaufbahn.
Deborah Byrd schuf 1991 die EarthSky-Radioserie und gründete 1994 EarthSky.org. Heute fungiert sie als Chefredakteurin dieser Website. Sie hat eine Vielzahl von Auszeichnungen von der Rundfunk- und Wissenschaftsgemeinde erhalten, darunter auch den Asteroiden 3505 Byrd, der ihr zu Ehren benannt wurde. Als Wissenschaftskommunikatorin und Pädagogin seit 1976 glaubt Byrd an die Wissenschaft als eine Kraft für das Gute in der Welt und ein wichtiges Werkzeug für das 21. Jahrhundert. „EarthSky-Redakteurin zu sein ist wie eine große globale Party für coole Naturliebhaber zu veranstalten“, sagt sie.