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Die Sonne wird bald so intensiv sein wie seit einem Jahrzehnt nicht mehr – das könnte zu Stromausfällen, Flugverboten, aber auch atemberaubenden Polarlichtern führen

Die Sonne wird bald so intensiv wie seit einem Jahrzehnt nicht mehr – das könnte zu Stromausfällen, Flugverboten und Polarlichtern führen.

Diese Aufnahme vom Juni 2013 zeigt das helle Licht einer Sonneneruption links von der Sonne. (Bild: NASA/SDO)
Diese Aufnahme vom Juni 2013 zeigt das helle Licht einer Sonneneruption links von der Sonne. (Bild: NASA/SDO)

Die Sonne könnte nach fast einem Jahrzehnt verhältnismäßiger Ruhe wieder erwachen, sagen Wissenschaftler – und das könnte Probleme auf der Erde verursachen. Die Sonnenstürme, die während der aktiven Periode auf der Erde toben, führen zu elektrischen Entladungen, die viele Dinge, von der Stromversorgung bis zum GPS-Empfang, stören können.

Diese sogenannten Sonnenmaxima treten etwa alle elf Jahre auf. In der Vergangenheit stellten sie kein großes Problem dar. Wissenschaftler befürchten jedoch, dass unsere Abhängigkeit von Elektrizität und Vernetzung uns dieses Mal viel anfälliger für ihre Auswirkungen machen könnte.

Die Pole der Sonne drehen sich

Die Sonne ist ein großer Plasmaball, der in seinem Zentrum erhitzt wird. Das Plasma, das aus geladenen Teilchen besteht, kocht an die Oberfläche, kühlt sich ab und sinkt wieder zum Kern zurück. Diese Bewegung wird Konvektion genannt. Sie erzeugt starke Magnetfelder an den Polen und kleinere, lokale Magnetfelder an der Oberfläche der Sonne.

Die NASA hat auf diesem Bild eine merkwürdige Zusammensetzung von Sonnenflecken eingefangen. (Bild:  NASA Sun/Twitter)
Die NASA hat auf diesem Bild eine merkwürdige Zusammensetzung von Sonnenflecken eingefangen. (Bild: NASA Sun/Twitter)

Etwa alle elf Jahre wird die Sonne "konvektiv instabil", das heißt, ihre Magnetfelder werden so instabil, dass sich die magnetischen Nord- und Südpole abrupt umkehren und die Polarität unseres Sterns aus dem Gleichgewicht bringen, so Mathew Owens, Professor für Weltraumphysik an der University of Reading. Diese Instabilität stört die Magnetfelder auf der Sonnenoberfläche, die dadurch viel aktiver. Zu diesem Zeitpunkt tritt das Sonnenmaximum auf.

Sonnenstürme könnten Flugzeuge lahmlegen

Während ihres Maximums ist es wahrscheinlich, dass die Sonne Energie in unsere Richtung schleudert. Wenn die lokalen Magnetfelder der Sonne immer mehr durcheinander geraten und gegeneinander krachen, können sie explodieren. Dabei werden Energie und geladene Teilchen von der Sonne in den Weltraum ausgestoßen.

Diese Energie kann die Kommunikation beeinträchtigen, indem sie die Ionosphäre, eine Schicht geladener Teilchen in unserer oberen Atmosphäre, stört. Und das könnte Probleme für den Flugverkehr verursachen. "Weltraumwetter kann Flüge lahmlegen", sagte Mathew Owens und fügte hinzu, dass die Luftfahrtbehörden "keine Flüge ohne Funk- und Satellitenkommunikation zulassen".

Eine Studie aus dem Jahr 2023, die Flugaufzeichnungen aus 22 Jahren analysierte, zeigte, dass Flugzeuge bei hoher Sonnenaktivität zu 21 Prozent häufiger eine Verspätung von mindestens 30 Minuten hatten.

Die Strahlung kann die Magnetfelder in der Ionosphäre verändern und dadurch GPS-Signale stören, die diese Schicht durchdringen müssen, um die Erde zu erreichen. Funksignale, die von der Erde gesendet werden, müssen auf ihrem Weg von einem Punkt zum anderen auch an der Ionosphäre abprallen, was bei schlechtem Weltraumwetter weniger effizient ist. Zwar sind Funksignale heute für die grundlegende Kommunikation weniger wichtig. In vielen Bereichen werden Funksignale jedoch zur Unterstützung anderer Kommunikationssysteme bei Ausfällen eingesetzt.

Es könnte zu Stromausfällen kommen

Da geomagnetische Stürme die magnetische Ladung der Ionosphäre stören, erzeugen sie Strömungen in der Ionosphäre. Diese Ströme in der oberen Atmosphäre interagieren mit Teilchen in der Erde. Die Wechselwirkung zwischen diesen Partikeln erzeugt starke elektrische Ströme, die die Infrastruktur auf der Erde überlasten können.

Das kann zu bizarren Phänomenen führen. Ein Beispiel: 1972 sahen US-Militärpiloten südlich des Hafens von Haiphong in Nordvietnam etwa 20 Seeminen ohne erkennbaren Grund im Wasser explodieren. Eine Studie aus dem Jahr 2018, die das damalige Weltraumwetter untersuchte, kam zu dem Schluss, dass die Ursache ein gewaltiger Sonnensturm war. Wenn die Ströme das Stromnetz überfluten, können sie Transformatoren in die Luft jagen.

Ein einzelner beschädigter Transformator wäre kein großes Problem. Aber ein riesiger geomagnetischer Sturm, der sich auf die Erde zubewegt – ein Sturm, der so stark ist, dass er "wahrscheinlich Polarlichter bis zu den Äquatoren erzeugen würde" – könnte dazu führen, dass mehrere Transformatoren gleichzeitig ausfallen oder andere Transformatoren überlasten, die dann explodieren und das gesamte Stromnetz lahmlegen könnten, so Owens. In diesem Fall könnte es "eine Frage von Wochen oder sogar Monaten" sein, bis das Netz wieder in Betrieb genommen werden kann. "Dann fällt die Kühlung aus, die Krankenhäuser haben keinen Strom mehr – die Situation wird sehr schnell ernst", fügte er hinzu.

Bisher hatten wir Glück. Der schlimmste Sonnensturm, den wir je erlebt haben, war 1859. Aber damals waren wir noch nicht so abhängig von der Elektrizität wie heute; nur die Telegrafenleitungen fielen aus. Ein Weltraumwetterereignis im Jahr 1989 zeigt jedoch, wie verwundbar wir geworden sind: Am 13. März legte ein gewaltiger geomagnetischer Sturm die Stromversorgung von sechs Millionen Menschen in der kanadischen Stadt Quebec für neun Stunden lahm.

Polarlichter könnten größer und heller werden

Wenn diese geomagnetischen Stürme auf die Ionosphäre treffen, können sie Polarlichter groß und hell leuchten lassen. "Die ovalen Polarlichter über dem Nord- und Südpol entstehen durch Strömungen in der Erdatmosphäre", erklärt Owens. "Und die gibt es fast immer, aber sie sind viel stärker, wenn ein geomagnetischer Sturm im Gange ist."

Ein leuchtendes Polarlicht am Horizont über dem Indischen Ozean, nordöstlich der französischen Süd- und Antarktisgebiete, im August. (Bild: NASA)
Ein leuchtendes Polarlicht am Horizont über dem Indischen Ozean, nordöstlich der französischen Süd- und Antarktisgebiete, im August. (Bild: NASA)

Wir sehen erste Auswirkungen dieser Sonneneruptionen. Die BBC berichtete, dass in der Nacht von Sonntag auf Montag im Süden Großbritanniens Polarlichter zu sehen waren und dass in den nächsten Tagen weitere zu erwarten sind. Die Sonne selbst könnte in noch schöneren Formationen ausbrechen. Diesen Monat entdeckte die NASA einen seltenen Polarwirbel.

Astronauten sind tödlicher Weltraumstrahlung stärker ausgesetzt

Die Sonne sendet auch radioaktives Material aus, sogenannte energiereiche Teilchen, die für Astronauten gefährlich sein können. Die Menschen auf der Erde sind vor dieser Strahlung geschützt, da der größte Teil der Strahlung an der Ionosphäre abprallt und der Rest von der Atmosphäre absorbiert wird. Selbst die Internationale Raumstation befindet sich noch im Schutz der Ionosphäre.

Eine künstlerische Darstellung der Landung eines Raumschiffs auf dem Mond. (Bild: SpaceX)
Eine künstlerische Darstellung der Landung eines Raumschiffs auf dem Mond. (Bild: SpaceX)

Trifft die Strahlung einen Astronauten im Weltraum, kann sie laut Owens gefährlich sein. "Wenn man versucht, eine Besatzung auf den Mond oder den Mars zu schicken, muss man sich wirklich Gedanken über diese Dinge machen, denn es geht um eine ernsthafte, potenziell tödliche Strahlendosis", fügte Owens hinzu.

Bisher hatten die Astronauten Glück. Zwei Apollo-Missionen mit Besatzung entkamen im August 1972 nur knapp einem gewaltigen Sonnensturm: Apollo 16 landete im April wieder auf der Erde, Apollo 17 startete im Dezember. "Sie haben ihn nur zufällig verpasst, und das hätte für die Astronauten zu diesem Zeitpunkt tödlich ausgehen können", so Owens.

Da SpaceX und die NASA ihre Missionen in den kommenden Jahren ausweiten wollen, müssen sie sich auf Sonnenstürme vorbereiten – das Problem sei, dass es keine gute Möglichkeit gebe, Astronauten im Weltraum zu schützen.

Für raues Weltraumwetter sind wir wohl nicht gewappnet

Würde sich der Sonnensturm von 1859 heute ereignen, wären wir "viel gefährdeter", so Mathew Owens. Laut dem Experten werden wir mit jedem Jahrzehnt abhängiger von der elektrischen Infrastruktur. Und der letzte Sonnenzyklus, der um 2010 seinen Höhepunkt erreichte, war besonders ruhig und hat uns möglicherweise in ein falsches Gefühl der Sicherheit gegeben.

Es sei der kleinste Zyklus seit etwa 100 Jahren, sagte Owens und fügte hinzu: "Die Gefahr beim Übergang von einem kleinen zu einem etwas größeren Zyklus besteht darin, dass man dann erkennt, wo alle Schwachstellen liegen".

Trotzdem sind wir nicht in unmittelbarer Gefahr. Physiker sagen voraus, dass es nicht der stärkste Zyklus sein wird, den wir bisher erlebt haben. Außerdem werden wir immer besser darin, Stürme zu erkennen und uns darauf vorzubereiten.

Auch die Wissenschaftler lernen immer mehr über unsere Sonne. So ist die NASA-Sonde Parker auf dem Weg zur Sonne und wird voraussichtlich im Dezember noch nie dagewesene Bilder und spannende neue Daten liefern.

Dieser Artikel wurde von Melanie Gelo aus dem Englischen übersetzt. Das Original lest ihr hier.

VIDEO: Das überraschte auch Wissenschaftler*innen: Warum ist ein Stück der Sonne abgebrochen?