Infografik: Stürmische Sonne

Unser nächster Stern zeigt sich in regelmäßigen Zyklen mal mehr, mal weniger aktiv. Das bekommt die Erde als »Weltraumwetter« zu spüren – 2024 war besonders heftig.

von Clara Moskowitz

Illustration der Erde mit eingezeichneten Magnetfeldlinien zur Darstellung der Bedingungen während eines Sonnensturms. Ein koronaler Massenauswurf komprimiert die Magnetosphäre der Erde. Die Illustration ist in leuchtendem Orange gehalten, wobei auf der dunklen Seite der Erdpole grüne Polarlichter zu sehen sind. — © Matthew Twombly / Scientific American September 2024 (Ausschnitt)

Viele Menschen, die das farbenprächtige Himmelsphänomen aus ihren Breitengraden nicht gewohnt waren, konnten im Jahr 2024 Polarlichter bestaunen. Solche Sichtungen häuften sich besonders im Oktober 2024, da die Sonne so aktiv war wie schon lange nicht mehr.

Im Lauf eines durchschnittlich elfjährigen Zyklus zeigen sich auf ihr mal besonders viele, mal wenige Sonnenflecken. Das sind dunkel erscheinende Bereiche, in denen Magnetfelder aus dem Inneren die Oberfläche durchstoßen. Hier kommt es zu Eruptionen, bei denen energiereiche Teilchen in den Weltraum entkommen.

Gelegentlich trifft ein solcher so genannter koronaler Massenauswurf (CME für englisch: coronal mass ejection) auf das irdische Magnetfeld. Die Wechselwirkungen regen die Teilchen in hohen Atmosphärenschichten zu hübschen Leuchterscheinungen an, können aber auch die Funktion von Satelliten beeinträchtigen und technische Einrichtungen auf der Erde beschädigen.

Die Illustration zeigt die Sonne und die Erde unter normalen Bedingungen. Hier komprimiert der Druck des Sonnenwinds das Magnetfeld der Erde auf der der Sonne zugewandten Seite auf das Sechs- bis Zehnfache des Erddurchmessers. — © Matthew Twombly / Scientific American September 2024; Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft (Ausschnitt)
Vor dem Sturm | Unter normalen Bedingungen komprimiert der Druck des Sonnenwinds das Magnetfeld der Erde auf das Sechs- bis Zehnfache des Erddurchmessers.

Was ist Weltraumwetter?

Die Sonne entsendet ständig Strahlung und geladene Teilchen in den Weltraum. Die Intensität dieses so genannten Sonnenwinds schwankt, wenn sich die Aktivität der Sonne ändert. Das Magnetfeld und die Atmosphäre der Erde schützen uns vor den größten Einflüssen des Sonnenwinds. Extreme Ereignisse wie CMEs und schwächere Sonneneruptionen oder -stürme können diesen Schutzschirm jedoch durchbrechen und sich vorübergehend als Weltraumwetter auswirken.

Die Illustration zeigt die Sonne und die Erde, wenn ein großer CME die Magnetosphäre trifft. Dann wird diese viel näher an die Erde heran gepresst als sonst. Das eigene Magnetfeld des CME kann die Magnetosphäre der Erde stören und möglicherweise einen geomagnetischen Sturm auslösen. — © Matthew Twombly / Scientific American September 2024; Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft (Ausschnitt)
Ein Sturm zieht auf | Wenn ein großer CME die Magnetosphäre trifft, wird diese viel näher an die Erde herangepresst als sonst. Zudem kann das Magnetfeld des CME die Magnetosphäre der Erde stören.

Vorhersage

Wie bei den Jahreszeiten auf der Erde gibt es auch beim Weltraumwetter periodische Phänomene, die Sonnenfleckenzyklen. Alle etwa elf Jahre erreicht die Sonne ein Maximum ihrer Aktivität. Während des Minimums ereignet sich nur ein CME pro Woche, beim Maximum sind es zwei oder drei am Tag. Die Aktivität lässt sich anhand der Anzahl der beobachtbaren Sonnenflecken abschätzen. Beim Minimum gibt es nur einzelne oder gar keine, beim Maximum erscheinen bis zu 200.

Die Grafik zeigt die beobachteten Sonnenflecken nach Monaten, beginnend im Jahr 1900. Die Sonne arbeitet in einem etwa 11-jährigen Sonnenzyklus, der ein regelmäßiges Muster von Tälern und Spitzen in der Sonnenfleckenzahl erzeugt. Im Mai 2024 wurden 172 Sonnenflecken beobachtet. — © Matthew Twombly / Scientific American September 2024; Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft (Ausschnitt)
Vorhersage | Alle etwa elf Jahre erreicht die Sonne ein Maximum ihrer Aktivität. Diese lässt sich anhand der Anzahl der beobachtbaren Sonnenflecken abschätzen.

Auswirkungen

Mit dem wechselnden Weltraumwetter ändert sich die Dichte in der Ionosphäre der Erde. Das bringt Funksignale vom Weg ab, die währenddessen diese Atmosphärenschicht durchqueren. Neben Kommunikationsstörungen kommt es zu intensiveren Polarlichtern bis in niedrige Breitengrade sowie zu potenziell schädlichen Überspannungen in den Stromnetzen.