Sonnenstürme: Dann kriegt der Schutzschild eine Delle

Ich bin über eine Schlagzeile gestolpert: Das Sonnenaktivitätsmaximum wird früher erreicht als erwartet. Wovon zum Teufel ist da die Rede?

Die Sonnenaktivität sieht man – das heißt, mit bloßem Auge sieht man sie eher nicht, und mit Fernrohr sollte man sie sich auch nur mit entsprechenden Schutzmaßnahmen wie bei der Beobachtung von Sonnenfinsternissen in der Vergangenheit angucken, sonst sieht man hinterher gar nichts mehr – also die Sonnenaktivität zeigt sich daran, dass die Sonne Flecken kriegt.

So was wie Pigmentflecken?

Dr. Schmidt erklärt die Welt

Stephanie Schoell

Als Universalgelehrter der nd.Redaktion weiß der Wissenschaftsjournalist Dr. Steffen Schmidt auf fast jede Frage eine Antwort – und wenn doch nicht, beantwortet er eben eine andere. Alle Folgen zum Nachhören auf: dasnd.de/schmidt

Auf den ersten Blick ja. Nur dass der Grund und die Auswirkungen anders sind und die Flecken riesig. Da die Sonne ja ein paar hundert Mal größer ist als die Erde, sind die Flecken, die man von hier aus mit dem Fernrohr sieht, dann doch im Bereich etlicher tausend Kilometer.

Okay, aber muss mich das interessieren?

Weniger die Flecken als die Tatsache, dass mit den Flecken starke Veränderungen des Magnetfelds an der Sonnenoberfläche verbunden sind, die dann dazu führen, dass die Sonne größere Mengen an geladenen Teilchen in den Weltraum katapultiert, was man dann so freundlich Sonnensturm nennt. Und wenn uns so eine Welle von geladenen, hoch beschleunigten, hochenergetischen Teilchen auf der Erde erreicht, dann hat das durchaus Auswirkungen auf das Leben auf der Erde.

Sonnenlicht kann stürmen?

Nee, nee, das Licht nicht. Die Sonne kann einen Teil ihres Materials ausstoßen. Die Sonne ist ja, wie wir alle wissen, ziemlich heiß. So heiß, dass von den Molekülen – pardon: Atomen, Moleküle bilden sich noch nicht unter diesen Verhältnissen –, dass also die Atome, die sich bei dem Brennprozess in der Sonne, bei der Kernfusion, bilden, elektrisch geladen sind. Und wenn sich Ströme geladener Teilchen bewegen, dann ist das faktisch ein elektrischer Strom. Und wo ein elektrischer Strom fließt, entstehen. Im Falle der Sonne sehr starke Magnetfelder. Diese Magnetfelder können die geladenen Teilchen beschleunigen. Und wenn eine Unstetigkeit in der Magnetfeldverteilung auf der Sonnenoberfläche eintritt, wie sie ein Sonnenfleck darstellt, dann kann das dazu führen, dass Abermillionen solcher geladenen Teilchen ins All geschossen werden. Und wenn die Erde gerade dort ist, wo dieser Materiestrom hinschießt, was in vielen Fällen glücklicherweise nicht der Fall ist, dann passiert folgendes: Das Magnetfeld der Erde fängt die meisten geladenen Teilchen, die aus dem Weltall auf uns zuschießen, ein und macht sie damit in der Regel unschädlich.

Wir haben also ein Schutzschild um uns rum?

Das Magnetfeld ist unser wichtigster Schutz gegen die kosmische Strahlung. Wenn aber so ein massiver Materiestrom aus der Sonne auf das Magnetfeld trifft, dann kriegt dieser Schutzschild eine Delle. Das hat dann eine sichtbare Auswirkung, die Polarlichter, die sonst nur in der Nähe des Pols, also vielleicht bis Island, zu sehen sind. In extremen Fällen wie 1989 waren die in den USA sogar noch in Texas und in Florida sichtbar.

Schön. Wo ist das Problem?

Das ist ganz hübsch anzusehen, ja. Aber diese gleichen Teilchen treffen auch unsere Satelliten. 1989, bei dem letzten größeren Sonnensturm, mussten einige den Funkverkehr einstellen. Andere haben auch Schaden an der Elektronik genommen. Und was noch viel ärgerlicher ist: Diese Störungen im Erdmagnetfeld, das eingedellt wird und sich damit ändert, führen dazu, dass auf der Erde in Stromleitungen Spannungen induziert werden, die dort nicht hingehören. Mit dem Ergebnis, dass in Kanada, in Quebec, ein Teil des Stromnetzes neun Stunden lang ausfiel.

Beim nächsten Sonnensturm könnte also richtig viel wichtige Infrastruktur ausfallen?

Wenn uns ein größerer Strom wieder träfe, wäre der Schaden wahrscheinlich größer als 1989. Weil heute einfach viel mehr Elektronik an lebenswichtigen Stellen installiert ist und viel mehr vom Strom abhängt. Schon vor 150 Jahren sprühten in den USA infolge eines Sonnensturms die damals üblichen Drahttelegrafen Funken; teilweise wurden sogar die Papierstreifen in Brand gesteckt, auf denen die Telegramme getippt wurden.

Können wir irgendwas tun, damit die Sonnenstürme nicht entstehen oder dass die uns nicht treffen?

Nee, gegen Sonnenstürme können wir erst mal gar nichts machen. Wir müssen eher was dafür tun, dass unsere Infrastruktur robuster wird. Wenn sie – siehe das Stromnetz der USA, das haben wir ja gerade in Hawaii gesehen –, so vorsintflutlich ist, dass es noch nicht mal mit Bränden klarkommt, dann ist das schon übel. Und wenn es dann so wenig vernetzt ist, wie es in den USA zum Teil ist, oder in Kanada, dann ist das zumindest im Norden des Kontinents immer ein Problem. Je weiter südlicher, also näher an den Äquator wir kommen, desto weniger problematisch ist es. Dort ist der Schutz durch das Magnetfeld wesentlich effektiver.

Wann war der stärkste Sonnensturm, der die Erde getroffen hat?

Das kann man nur mithilfe von Methoden ähnlich der C14-Methode in der Archäologie feststellen. Das heißt, man kann gucken, ob bestimmte radioaktive Isotope, die sich typischerweise beim Eintreffen solcher Sonnenstürme auf der Erde bilden, ob die a) vorhanden sind, in einer bestimmten Eisschicht zum Beispiel, und b) wie hoch die Konzentration ist. Nach Daten aus dem Polareis traf wohl vor über 9000 Jahren der stärkste Sonnensturm die Erde. Da war mit Elektrizität noch gar nichts. Insofern wird es wahrscheinlich die eine oder andere Mutation bei Tieren und Pflanzen gegeben haben, die dann möglicherweise krankhaft, möglicherweise auch evolutionär effektiv war. Aber der Schaden hielt sich in Grenzen. Außer dass die Leute sich wahrscheinlich gewundert haben, wo sie überall Polarlichter sehen, die sie noch nie gesehen haben.