Die Sonnenaktivität schwankt. Alle elf Jahre tendiert sie zu Eruptionen – aktuell ist es wieder so weit. Dadurch steigt auch das Risiko für Teilchenstürme.

Frankfurt – Sonnenflecken, gewaltige Eruptionen und Strahlungsausbrüche sind Anzeichen für eine permanente Aktivität der Sonne. Die Sonnenaktivität vollzieht sich nämlich nicht konstant auf demselben Niveau, sondern unterliegt Phasen, in denen sie mal mehr und mal weniger aktiv ist. Und derzeit befindet sich die Sonne in einer Phase immenser Aktivität: Am Freitag hat die US-Raumfahrtbehörde Nasa die heftigste Sonneneruption der vergangenen Jahre beobachtet. Ihre Folgen könnten sogar bis auf die Erde spürbar werden.

Ein Indiz für die Aktivität der Sonne sind magnetische Strukturen auf ihrer Oberfläche, die häufig von sogenannten Sonnenflecken begleitet werden. Auf der Sonnenoberfläche spielt sich dabei grundsätzlich Folgendes ab: Kräftige Plasmaströme treiben die Magnetfelder über Jahre hinweg von der Nähe des Sonnenäquators zu den Polen der Sonne. An den Sonnenpolen wiederum sinkt das Plasma in die Tiefe und fließt zurück zu seinem Ausgangspunkt, dem Sonnenäquator. Das so aufgebaute Sonnenmagnetfeld prägt dann den folgenden Sonnenzyklus für die nächsten Jahre.

Im Gegensatz zur Erde, deren magnetische Felder vergleichsweise stabil sind, tauschen bei der Sonne der Nord- und Südpol in regelmäßigem Abstand ihre Positionen. Dies geschieht immer am Ende eines Sonnenfleckenzyklus. Im Durchschnitt dauert ein solcher Zyklus 11,1 Jahre an. Ungefähr alle elf Jahre nimmt die Sonnenaktivität infolgedessen zu und anschließend wieder ab. Bereits am 31. Dezember 2023 hatte die Nasa die bis dahin stärkste Sonneneruption seit Jahren registriert. 

Teilchenstürme können Stromnetze und Kommunikationssignale auf der Erde stören

Bei einer Sonneneruption wie der vom Freitag schleudert die Sonne Milliarden Tonnen geladener Partikel gleichzeitig ins All. Dort breiten sie sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000 Kilometern pro Stunde aus. Von der Erde aus lässt sich das im hohen Norden des Planeten etwa in Gestalt von Polarlichtern erkennen – denn dort steht das Erdmagnetfeld niedriger und lässt sie die Partikel somit tiefer in die Atmosphäre eindringen.

+

In der Folge kann ein solcher Teilchensturm aber auch für Probleme sorgen: So können etwa Navigations- oder Kommunikationssignale durch die Eruption gestört werden, ebenso Stromnetze. Insofern ist auch von einem Risiko für die Raumschifffahrt und sogar für den Bahnverkehr auszugehen.

Wird die Erde von einem Teilchensturm infolge einer heftigen Sonneneruption getroffen, sind auch hier „massive Schäden möglich“, erklärte Sami Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen Mitte Januar (14.01.2024) in einem Spiegel-Interview. 2003 etwa sei im Osten Kanadas das Stromnetz zusammengebrochen, weil ein Sonnensturm in einer Trafostation extrem hohe Stromspitzen auslöste. „So etwas ist zwar unwahrscheinlich, kann aber prinzipiell jederzeit wieder passieren. Ich möchte nicht in einem Flugzeug sitzen, wenn durch einen massiven Sonnensturm die Bordelektronik gestört wird oder gar ausfällt“, erklärte Solanki dem Spiegel.

Sonneneruptionen lassen sich bislang noch nicht genau vorhersagen

Zugleich mahnte Solanki vergangenen Monat bereits, die Sonne werde gerade wieder aktiver. „Wir werden in den kommenden Wochen und Monaten also mehr solare Stürme erleben, und vermutlich auch öfter heftige“, sagte der Direktor am Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Es wird davon ausgegangen, dass die Sonnenaktivität innerhalb ihres aktuellen Sonnenfleckenzyklus bereits seit Dezember 2019 wieder zunimmt. Der Höhepunkt der Sonneneruptionen und damit auch der Teilchentürme wird für 2025 erwartet.

Wann eine Sonneneruption bevorsteht und ob ein Teilchensturm die Erde treffen könnte, lässt sich bislang allerdings kaum vorausberechnen. Zwar beobachte man die Sonne mit Satelliten und bekäme es mit, wenn eine Sonneneruption stattfinden sollte. „Einige Sonnenstürme bewegen sich mit 200 Kilometer pro Sekunde, andere rasen zehnmal so schnell durchs All. Es kann also Tage dauern, bis ein Teilchenschauer die Erde erreicht – oder nur wenige Stunden“, erklärte Solanki weiter.

Um vor Teilchenstürmen zu warnen - Forscherinnen und Forscher arbeiten an Frühwarnsatelliten

Mit der Hilfe des Göttinger Max-Planck-Instituts baue die Europäische Weltraumorganisation (ESA) aktuell an dem Frühwarnsatelliten Vigil. Mit seiner Hilfe sollen sich die Geschwindigkeiten von Sonnenstürmen sehr präzise messen lassen. Darüber hinaus soll der Frühwarnsatellit Teile der Sonne beobachten, die von der Erde aus nicht sichtbar sind. „So wollen wir rechtzeitig erkennen, ob sich dort etwas zusammenbraut“, betont Solanki. Allerdings wird aktuell davon ausgegangen, dass Vigil die ESA frühestens in sechs Jahren mit seiner Beobachtung der Sonne unterstützen wird. (Fabian Hartmann)

Rubriklistenbild: © IMAGO/imageBROKER/alimdi / Arterra