Sonnensturm – Eine Gefahr für die Erde

Sonnensturm – Eine Gefahr für die Erde

Ein Sonnensturm bedeutet eine Gefahr für die Erde und uns Menschen, weil er bei einem Ausbruch weltweit Stromausfälle verursachen und die Menschheit im schlimmsten Fall in die Steinzeit zurückversetzen könnte. Am 1. September 1859 registrierte der Landwirt und Astronom Richard Carrington nahe der britischen Hauptstadt London mit seiner privaten Sternwarte zwei gewaltige Lichtblitze, die sich später als Sonnensturm herausstellten. Einen Tag später glimmten weltweit Polarlichter in violetter, grüner und roter Farbe auf. Die Menschen gerieten in Aufruhr und fürchteten, dass ihr Heimatort in Flammen aufgehen würde. Der Sonnensturm vor 158 Jahren setzte Telegrafenstationen außer Gefecht und nach Berichten sollen Telegrafen-Beamte die Telegramme der Kunden während des Ausbruchs nur mit den elektrischen Ladungen der Sonne übermittelt haben. Der Strom wurde durch die Sonneneruption erzeugt und dieser nennt sich geomagnetische Elektrizität.

Sonnensturm und seine Gefahren

Im Jahr 1989 fand am 13. März ein vergleichbarer Sonnensturm statt, der die kanadische Provinz Quebec traf. Als Folge der solaren Eruptionen des Zentralgestirns wurde ein Stromausfall verursacht. Sechs Millionen Menschen standen im Dunkeln, bevor kurze Zeit später die Stromversorgung wiederhergestellt werden konnte. Ein magnetischer Sturm kann jederzeit ausbrechen, weil die Aktivitätsphase des Elfjahreszyklus der Sonne begonnen hat und Astrophysiker für die nächsten Jahre mit einem großen Ausbruch rechnen.

Im Frühjahr 2016 brachen ein paar Eruptionen auf der Sonne aus, was Fluggesellschaften dazu veranlasste einen Teil ihrer Flugzeuge umzuleiten. Zur Sicherheit und besseren Beobachtung wurde der Personalbestand bei den Forschungseinrichtungen, welche die Sonne beobachten aufgestockt. Die Behörden weltweit bereiten sich auf einen Sonnensturm vor, der eines Tages ausbrechen und für eine Katastrophe auf unserem Heimatplaneten sorgen wird.

Einer Analyse der Academy of Sciences zufolge hätte ein gigantischer Sonnensturm erhebliche Auswirkungen auf das Leben auf der Erde. Der magnetische Sturm würde Transformatoren zerstören und Jahre dauern bis sie ersetzt werden könnten. Die Energieversorger haben nur eine stark begrenzte Anzahl an Transformatoren auf Lager, weil sie teuer in der Anschaffung sind und einen hohen Platzbedarf haben. Im Worst Case Scenario würden Millionen Menschen lange Zeit auf sich allein gestellt sein. Strom, Licht, Trinkwasser, Heizung und Kühlschrank wären schachmatt gesetzt. Der elektromagnetische Puls (EMP) eines Sonnensturms erzeugt elektrische Entladungen und zerstört jedes Elektronikgerät. Gegen ein EMP sind heutige Elektronikgeräte wie Tablets, Fernseher, Smartphones oder Notebooks nicht geschützt. Die Elektronik erhält einen Stromschlag, versagt und ist nur noch ein Stück Schrott. Wir Menschen können uns nur bedingt gegen die Auswirkungen eines Sonnensturms schützen und vorbereiten.

Wie schützen wir die Erde vor einem Sonnensturm?

Die Erde muss mahnenden Worten von Wissenschaftlern zufolge besser vor den Gefahren von Sonnenstürmen geschützt werden. Im Jahr 2012 düste ein magnetischer Sturm über die Erde hinweg, der zwar keine Schäden am Stromnetz und Satelliten verursachte, doch zeigte er, wie hoch das Risiko eines möglichen weltweiten Stromausfalls ist. In einem Artikel im Wissenschaftsmagazin „Nature“ warnte Mike Hapgood, der beim Rutherford Appleton Laboratory als Weltraumwetter-Forscher arbeitet, vor den Gefahren eines Sonnensturms. Die heutige Gesellschaft sei enorm von Technik abhängig. Flugverkehr, Stromversorgung, GPS, Kommunikation und das Finanzsystem würden ohne Strom nicht funktionieren. Die Energieversorger reagierten nach dem Solarausbruch aus dem Jahr 1989 zwar und rüsteten ihre Stromversorgung auf, doch richtig vorbereitet seien sie laut Hapgood nicht.

Der Forscher empfiehlt, die Daten historischer Sonnenstürme digital aufzubereiten und in aktuelle Statistiken einzupflegen, um eine bessere Risikoeinschätzung ermitteln zu können. Wie Hapgood weiter schreibt, sollten Sonneneruptionen effektiver untersucht werden, mit dem Ziel Modelle von Sonnenstürmen mit höherer Genauigkeit zu schaffen. Die Beobachtung von Sternen vergleichbar der Sonne könnten elementares Fachwissen über die Funktionsweise der Sonneneruptionen vermitteln. Eine Optimierung der Weltraumwetter-Vorhersagen sei erforderlich und er verweist dabei auf die „Stereo“-Sonnenbeobachtungssatelliten der NASA. Internationale Standards in der Luftfahrt bezüglich Weltraumwetter-Sitzungen sind eingerichtet worden. Besonders die Flugrouten in den Polargebieten sind das Ziel von Sonnenstürmen und zwingt die Piloten auf Ausweichrouten zu fliegen. In den nächsten 40 Jahren werden Weltraumwetter-Extremereignisse erwartet.

Die EMP-Härtung beschreibt den Schutz vor einem EMP, indem Kommunikationsleitungen mit Trennverstärkern oder Trennüberträgern ausgerüstet werden. Alternativ lassen sich Kommunikationsnetze durch Glasfaserleitungen ersetzen, weil Glasfaser im Vergleich zu Kupferleitungen gegenüber einem elektromagnetischen Puls unempfindlich ist. Mit isolierenden Werkstoffen versehen, überstehen Rohrleitungen einen EMP unbeschadet und Anlagen können mit einem Faradayschen Käfig und Schutzschaltungen geschützt werden. Funkanlagen lassen sich nicht vollständig abschirmen, da dies sonst ihre Funktion beeinträchtigen würde. Ein Sonnensturm kann einen verheerenden EMP-Puls auslösen.

In Filmen und Serien spielen EMP-Waffen immer wieder eine Rolle. Wie zum Beispiel in einer Folge der Actionserie „MacGyver“, in der das Genie MacGyver den Angriff durch eine solche Waffe auf eine Stadt in letzter Minute verhindert. Eine elektromagnetische Pulswaffe dient dem Widerstand in „Matrix“ dazu, die Wächter auszuschalten. Im Jahr 1982 gedreht zeigt der Katastrophenfilm „The Day After – der Tag danach“ wie Atombomben über Kansas explodieren und Stromausfälle auslösen, bevor die Stadt durch die atomare Explosion zerstört wird. Der Geheimagent ihrer Majestät, James Bond, wird in dem Film „Goldeneye“ aus dem Jahr 1995 mit einer EMP-Waffe konfrontiert. Der gute alte Snake Plissken versetzt die Welt zurück in die Steinzeit, als er in „Flucht aus L.A.“ von 1996 ein EMP-Satellitensystem einsetzt.

Wie entsteht ein Sonnensturm?

Der Sonnensturm bzw. geomagnetischer Sturm bezieht auf die Änderungen im Erdmagnetfeld, die mit der Einheit Tesla (T) gemessen wird. Der Disturbance Storm Time Index (Dst-Index) dient dabei der Klassifizierung, indem die weltweit gemittelte Verminderung des irdischen Magnetfeldes durch auf der gesamten Erde verteilte Messstationen ermittelt wird. Die Ermittlung des Werts erfolgt jede Stunde und kann in Echtzeit abgerufen werden. Als Auslöser einer Störung des Erdmagnetfeldes dienen schockwellenartige Fronten des solaren Windes der Sonne. Verursacht werden die Schockwellen von Sonneneruptionen oder koronalen Massenauswürfen. Die Schockwellen erreichen die Erde nach 1 bis 1,5 Tagen und können ein bis zwei Tage andauern. In seltenen Fällen können die Sonnenstürme ein paar Tage anhalten, je nachdem wie die Störung auf der Sonne verursacht wurde.

Das Erdmagnetfeld erfährt eine Abminderung mit dem Eintreffen der Schockwellen eines Sonnensturms, die sich aus elektrisch geladene Teilchen zusammensetzen und auf die Magnetosphäre treffen. Einmal auf das Erdmagnetfeld gestoßen, erreicht es nach spätestens einen halben Tag seinen minimalsten Wert. Nach Abschluss der drei Phasen, bestehend aus der Anfangsphase, Sturmphase und Erholungsphase gewinnt das Erdmagnetfeld an alter Stärke zurück. Nach einem normalen Arbeitstag bis zu sieben Tagen ist das Erdmagnetfeld wieder normal. Kurios ist das Verhalten der Bäume, die in Zeiten erhöhter Sonnenaktivität ein schnelleres Wachstum zeigen, wieso konnte die Forschung bis heute nicht endgültig klären. Je länger das Erdmagnetfeld durch einen Sonnensturm geschwächt bleibt, desto mehr erhöht sich die Gefahr durch ultraviolette Strahlung. Das irdische Magnetfeld schützt uns vor der gefährlichen UV-Strahlung, die Krebs und andere Krankheiten verursachen kann.

Sonnenzyklus, Sonnenflecken und das Klima

Der aktuelle Sonnenzyklus sorgt in der Forschergemeinde für Rätselraten, weil er der schwächste Zyklus der letzten zweihundert Jahre war. Bei einer Fortsetzung dieser Entwicklung rechnen Wissenschaftler mit einer kleinen Eiszeit auf der Erde. Der Sonnenzyklus dauert 8 bis 14 Jahre. Im Daltonminimum von 1790 bis 1830 herrschte wegen der damaligen schwachen Sonnenfleckenaktivität eine kleine Eiszeit.

Bei einer Kleinen Eiszeit handelt es sich um eine Phase kühlen Klimas, die Anfang des 15. Jahrhunderts begann und im 19. Jahrhundert endete. Die Kälteperiode führte in Europa wie beispielsweise Frankreich und Irland zu Hungersnöten. Die Themse fror zu und die zugefrorenen Großen Seen in den USA konnten bis in den Juni hinein betreten werden. Das Jahr ohne Sommer vor 101 Jahren begann 1816 mit dem Ausbruch des Vulkans Tambora in Indonesien. Der Vulkanausbruch führte zu einem vulkanischen Winter, in dessen Folge es zu Ernteausfällen, Preissteigerungen, Überschwemmungen und Hungersnöten kam. Im Jahr 1850 endete die Periode und die Temperaturen stiegen weltweit wieder, damit einhergehend wird ein wachsender Gletscherschwund festgestellt.

Wie kalt wird es 2017 und was droht uns noch?

Das Jahr 2017 begann mit einer bis Anfang Mai hinein kühlen Phase. In der Winterzeit kam es vor allem in den USA zu eisigen Temperaturen. Das Wetterphänomen La Nina sorgte für eine rapide Abkühlung und wird noch weiter anhalten. Ein paar Monate zuvor, Ende Oktober 2016 wurde in Sibirien ein Rekord von minus 36 Grad Celsius und das Grönlandeis verzeichnete ein Rekordwachstum. Die Ozean-Temperaturen zeigten eine erhebliche Abkühlung im Jahr 2016 und in Deutschland belief sich die durchschnittliche Temperatur auf kühle 9,5 Grad Celsius.

Nach einem neuen Sonnen-Modell der Royal Astronomical Society (RAS) vom Juli 2015 verfügt die Sonne über zwei Dynamos. Der erste Dynamo liegt den Studienautoren zufolge an der Oberfläche des Zentralgestirns und der zweite tief in der Konvektionszone. Das zweifache Dynamosystem kann den Sonnenzyklus besser erklären und dies kann in Vorhersagen mit höherer Genauigkeit resultieren. Die beiden festgestellten Wellenkomponenten zeigen jeweils eine Frequenz von elf Jahren. Jedoch wurde ein gewisser Unterscheid bei den Frequenzen verzeichnet. Hohe Aktivität erfolge bei einer Addierung der zwei Magnetwellen und kommt es zu einer gegenseitigen Löschung, führe dies zu einer Schwächephase.

Die solare Aktivität einer Vorhersage der RAS nach wird bis zum Jahr 2030 um 60 Prozent niedriger sein als heute. Die Sonne wird die gleiche Wärme generieren wie heute, doch die Zahl der Sonnenflecken wird abnehmen und das Ergebnis wird den Sonnenforschern zufolge eine Mini-Eiszeit sein.

Seit 2017 setzt die Abkühlungsphase verstärkt ein und wir spüren die Auswirkungen bereits, weil der Sommer später als sonst beginnen wird. Der Mai verläuft bisher sehr wechselhaft und hält die Phase an, dürfte der Sommer in diesem Jahr kurz ausfallen. Die beiden Wetterphänomene La Nina und El Nino werden sich in ihrem Verhältnis verändern mit entsprechender Auswirkung auf das Weltklima.

Wie bereitest Du dich auf die Klimaveränderungen vor?

Die Folgen eines Sonnensturms für die Erde wären katastrophal und aus diesem Grund haben wir Bücher zusammengestellt, mit denen Sie sich optimal auf die erwartete Kleine Eiszeit vorbereiten können. Lieber zu früh anfangen als zu spät.

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Bild: © Depositphotos.com / vampy1