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Saison der Sonnenstürme

Astronomie. - Auf den ersten Blick scheint die Sonne ein Pol der Ruhe zu sein, so man sie sieht. Ganz anders aber aus der Nähe betrachtet: Denn sie schleudert immer wieder gewaltige Plasmawolken ins All. Diese regelmäßigen Eruptionen unterliegen offenbar einem Plan.

Von Dirk Lorenzen | 07.03.2006

    Stimmt die Prognose von Mausumi Dikpati, so droht bald kosmisches Ungemach. Der jungen Astronomin am US-Atmosphärenforschungszentrum in Boulder, Colorado zufolge wird die Sonne beim nächsten Zyklus, der in gut einem Jahr beginnt, 30 bis 50 Prozent aktiver sein als beim Maximum im Jahr 2001.

    "Erstmals können wir die Stärke des elfjährigen Aktivitätszyklus vorhersagen. Wir benutzen eine Computersimulation der physikalischen Vorgänge in der Sonne – ganz ähnlich wie bei einer Wettervorhersage auf der Erde. Die Sonnenvorhersage ist wichtig, weil die Sonnenaktivität Stromnetze und Kommunikationseinrichtungen auf der Erde stört und eine Gefahr für Satelliten, Flugzeuge und Astronauten ist."

    Auf der Sonne dringen starke Magnetfelder an die Oberfläche und reißen Materie mit, sichtbar als dunkle Flecken auf der weißen Sonnenscheibe. Nach einigen Wochen schwächen sich die Flecken wieder ab. Alle elf Jahre gibt es besonders viele. Dieser Zyklus ist seit Jahrhunderten bekannt. Anhand hochauflösender Beobachtungen des von NASA und ESA betriebenen Satelliten SOHO meint Mausumi Dikpati nun, den Zyklus physikalisch erklären zu können.

    "Auf der Sonne gibt es eine großräumige Materieströmung. Wie ein Förderband trägt sie auf der Oberfläche die Magnetfeldreste der abgeschwächten Sonnenflecken in Richtung der Sonnenpole. Dort sinkt die Materie gut 200.000 Kilometer in das Sonneninnere ab und läuft dann wieder zurück Richtung Äquator. Tief im Innern der Sonne werden die Magnetfeldreste gestreckt und dabei wieder verstärkt. Die Materie braucht für diesen Lauf gut 20 Jahre. Die Sonne hat sozusagen eine Erinnerung an ihre letzten Magnetfelder."

    Die Sonne dreht sich am Äquator viel schneller als an den Polen. Das verzerrt das Magnetfeld extrem. Sind die Magnetfeldreste "wieder aufgeladen", so brechen sie aus dem Innern hervor und verursachen an der Oberfläche wieder Sonnenflecken. Das komplexe Zusammenspiel von Materieströmung und Sonnenrotation polt alle elf Jahre das solare Magnetfeld um, der Zyklus beginnt von neuem. David Hathaway vom Marshall Space Flight Center der NASA tüftelt seit Jahrzehnten an Sonnenprognosen:

    "Wir haben uns die Sonnenfleckendaten zurück bis 1880 angesehen. Das neue Modell erklärt sie wunderbar. Eine langsamere Materieströmung führt zu längeren und stärkeren Zyklen. Die Geschwindigkeit, mit der die Materie auf der Oberfläche zu den Polen und dann im Innern wieder Richtung Äquator strömt, bestimmt die Stärke der Sonnenzyklen der folgenden gut 20 Jahre."

    In den kommenden Jahren dürfte die Sonne so aktiv werden wie zuletzt in den 50er Jahren – also vor Beginn des Weltraumzeitalters. Extreme Sonnenstürme lassen im schlimmsten Fall die Elektronik von Satelliten ausfallen, machen GPS-Signale unscharf, lassen die Internationale Raumstation wegen stärkerer Reibung an der Luft schneller absinken und gefährden Astronauten bei Flügen zum Mond. Richard Behnke, Direktor der Abteilung zur Erforschung der oberen Atmosphäre der National Science Foundation, träumt schon vom nächsten Schritt:

    "Wir müssten vor einzelnen Sonnenstürmen einige Stunden oder Tage im voraus warnen können. Dann könnten sich Stromnetzbetreiber konkret darauf einstellen, Satelliten ließen sich in einen Sicherheitsmodus bringen und Astronauten könnten Deckung suchen. Das Modell muss noch besser werden und wir forschen jetzt mit Nachdruck an Vorhersagen einzelner Sonnenstürme."

    Für so gute Prognosen müssten die Forscher Materieströme und Magnetfelder auf der Sonne in allen Details verstehen. Erst einmal muss das jetzt vorgestellte Modell den himmlischen Praxistest bestehen: Spätestens 2012 wissen die Astronomen, was die Sonne vom neuen Modell hält...