Außergewöhnliches Himmelsspektakel: Gewaltiger Sonnensturm lässt die Atmosphäre glühen und wirbeln
Polarlichter sind am Himmel über der Nordseeinsel Norderney zu sehen.
dpa/Volker BartelsIn der Nacht vom 10. auf den 11. Mai traf ein ungewöhnlich starker Sonnensturm die Erde: Polarlichter waren nicht nur über Mitteleuropa und Nordamerika zu bewundern, sondern selbst von Teneriffa aus.
Doch der Sonnensturm sorgte nicht nur für spektakuläre Leuchterscheinungen, sondern auch für deutliche Veränderungen in der Hochatmosphäre, wie ein Forschungsteam aus den USA im Fachblatt „Geophysical Research Letters“ berichtet: Auf Aufnahmen des Spezialsatelliten GOLD stieß die Gruppe auf einen nie zuvor beobachteten Wirbel über der Nordhalbkugel der Erde.
Einen solchen Wirbel hat man niemals zuvor gesehen
Von einem „entzückenden wirbelförmigen Muster“ spricht Scott England von der Virginia State University, der maßgeblich an den Beobachtungen und ihren Auswertungen beteiligt war. Einen solchen Wirbel habe man niemals zuvor gesehen.
Wie der Forscher erläutert, führen die an den magnetischen Polen der Erde herabströmenden elektrisch geladenen Teilchen eines Sonnensturms nicht nur zu den Polarlichtern, sondern heizen die Atmosphäre dort auch stark auf. „Die erhitzte Luft dehnt sich dann aus und strömt von den Polen weg in Richtung Äquator“, erklärt England weiter, und bilde dabei den beobachteten Wirbel heraus.
Schafe stehen auf einem Deich zur Nordsee in Ostfriesland unter Polarlichtern (Aurora borealis) während eine Sternschnuppe am Nachthimmmel verglüht.
Foto: dpa/Matthias BalkGrößter Sonnensturm seit 20 Jahren
Unsere Sonne ist derzeit besonders aktiv und zeigt viele dunkle Flecken – kühlere Region – auf ihrer Oberfläche. Über solchen Flecken kann es zu plötzlichen Veränderungen des Magnetfelds kommen. Derartige Eruptionen katapultieren dann große Mengen an geladenen Teilchen ins Weltall hinaus. Am 10. Mai schleuderte die Sonne gleich sieben solcher koronalen Massenauswürfe Richtung Erde und löste damit den größten Sonnensturm seit 20 Jahren aus.
Die Erde ist zwar durch ihr Magnetfeld vor elektrisch geladenen Teilchen aus dem Weltall geschützt. Doch bei einem Sonnensturm gerät dieser Schutz ins Wanken. Viele Teilchen gelangen entlang der magnetischen Feldlinien hinab zu den Polen und lösen, wenn sie in der Hochatmosphäre auf Luftmoleküle treffen, die Leuchterscheinungen der Polarlichter aus. Aber die Stürme führen auch zu starken Schwankungen des irdischen Magnetfelds, die wiederum elektrische Ströme auslösen können.
Einzigartiger oder wiederkehrender Wirbel?
Mögliche Folgen sind Störungen in den Bereichen Kommunikation, Navigation und Energieversorgung. Bei dem Sonnensturm im Mai wurde insbesondere aus dem Mittelwesten der USA über Stromausfälle und Ausfälle von Navigationssystemen berichtet. Dadurch kamen beispielsweise automatisch fahrende landwirtschaftliche Maschinen von ihrem Kurs ab.
Polarlichter sind am Himmel über Schillig in Niedersachsen zu sehen.
Foto: dpa/Markus Hibbeler
Blick auf die Milchstraße in sternenklarer Nacht auf dem Brocken bei Schiercke im Harz. In klaren Nächten sieht man die Milchstraße fernab der Lichtverschmutzung besonders gut.
Foto: dpa/Matthias Bein
Polarlichter scheinen am Himmel, während eine Sternschnuppe über einem Strohballen bei Betzin in Brandenburg am Himmel verglüht.
Foto: dpa/Georg MoritzAuch die Lufthülle der Erde leidet unter einem Sonnensturm. England und seine Kollegen haben die Auswirkungen des Sonnensturms auf die obere Atmosphäre mithilfe des 2018 gestarteten Satelliten GOLD beobachtet. Der Name steht für „Global-scale Observations of the Limb and Disk“, also etwa „globale Beobachtung des Planetenrandes und der Erdscheibe“.
Dazu nutzt GOLD eine Ultraviolett-Kamera, deren Bilder den Forschenden die Temperatur und die Bewegung der Luft in der Hochatmosphäre zeigen. So sind sie auf die Aufheizung an den Polen und den Wirbel gestoßen.
Etwas Besonderes entdeckt?
„Unsere Beobachtungen werfen jetzt die Frage auf, ob wir mit diesem Wirbel etwas Besonderes entdeckt haben, das sich nur bei diesem Sonnensturm gebildet hat, aber nicht bei früheren“, so England, „oder ob wir aufgrund besserer Instrumente auf etwas gestoßen sind, das bei jedem Sonnensturm auftritt.“
Da in den kommenden Monaten mit weiteren Eruptionen auf der Sonne zu rechnen ist, hoffen die Forscher, diese Frage schon bald mithilfe weiterer GOLD-Beobachtungen beantworten zu können.
Die Sonne bildet den Mittelpunkt unseres Sonnensystems. Der aus Gasen bestehende ultraheiße Stern liefert Licht und Wärme, ohne die kein Leben auf der Erde möglich wäre. Illustration eines Sonnensturms: Ereignisse an der Sonne können die Bedingungen im erdnahen Raum und auf der Erde massiv verändern.
Foto: Nasa
Ständig speit die Sonne Strahlung und geladene Teilchen in den Weltraum aus – den sogenannten Sonnenwind. Wenn dieser Strahlenstrom für kurze Zeit und in einem begrenzten Gebiet sich massiv verstärkt, spricht man von einer Sonneneruption.
Foto: Imago/PanthermediaEinfache Skalen für ein kompliziertes Phänomen
Eben solche Phänomene wie Sonnenstürme veranschaulichen für den Weltraumwetter-Forscher Sean Elvidge ein Dilemma, mit dem sich seine Fachrichtung konfrontiert sieht. „Wie können wir wirksame Warnungen herausgeben und kommunizieren, wenn selbst ein so bedeutender Sturm nur wenig am Leben der meisten Menschen ändert?“
Ein Teil des Problems liege darin, wie Weltraumwetter klassifiziert werde, erklärt Elvidge, der an der britischen Universität Birmingham forscht. „Die derzeitigen Systeme sind vereinfacht, das Weltraumwetter ist es nicht.“
Stärke von Sonnenstürmen
Die Stärke von Sonnenstürmen wird laut Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in drei jeweils fünfstufigen Kategorien angegeben:
Solche Skalen sind laut Elvidge von unschätzbarem Wert, wenn es darum geht, Industrie und Regierungen das Risiko durch Weltraumwetter zu deutlichen. „Aber sie sind überholungsbedürftig“, meint der Forscher angesichts jenes geomagnetischen Sturms, der die Polarlichter im Mai verursachte.
Wie entstehen Sonnenstürme?
Polarlichter gehören zu Erscheinungen aus dem Bereich der atmosphärischen Optik – genauso wie etwa die untergehende Sonne, der Regenbogen, das Wetterleuchten oder das Alpenglühen.
Foto: Imago/Pond5 ImagesSonne derzeit sehr aktiv
Die Zahl der Sonnenflecken ist nach Daten der US-Atmosphärenbehörde NOAA derzeit so hoch wie seit über 20 Jahren nicht mehr. Bis ans Mittelmeer waren unlängst Polarlichter zu sehen. Und das nächste Maximum der Sonnenaktivität mit besonders vielen Flecken und Ausbrüchen ist derzeit noch nicht erreicht.
Da die Häufigkeit der Sonnenflecken mit der Sonnenaktivität zusammenhängt, entstehen dann auch viele Sonnenstürme. Und die können je nach Richtung auch für die Erde brisant werden. In den nächsten Jahren wird es wahrscheinlich zu mehr Sonnenstürmen kommen.