Am Licht der Sonne hängt unser aller Leben. Doch dieser lebensspendende Stern kann unsere technische Zivilisation gefährden.
In unserer Sonne finden ununterbrochen Verschmelzungsvorgänge von Atomkernen statt, die ungeheure Energiemengen freisetzen. Dadurch herrschen Im Inneren dieses glühenden Gasballs von ungefähr 800.000 km Durchmesser extrem hohe Temperaturen. So erreicht die Temperatur im Kern der Sonne unvorstellbare 40 Millionen Grad Celsius, während sie an der Sonnenoberfläche nur mehr 5.000-6.000 Grad Celsius misst.
Die gewaltigen Energien, die laufend im Sonneninneren entstehen, müssen nach außen transportiert werden. Das geschieht einerseits durch elektromagnetische Strahlung, ( Wärmestrahlung, ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlung), andererseits durch Strömungsvorgänge: Heiße Gase steigen im Inneren zur Oberfläche der Sonne auf, kühlen ab und sinken wieder ins Innere zurück. Auf dem größten Teil der Sonnenoberfläche laufen diese Vorgänge unter Bildung von etwa gleich großen Turbulenzzellen relativ gleichmäßig ab, ( Der Durchmesser einer einzigen dieser Zellen beträgt ungefähr 2.000 km!). Die Oberfläche erhält dadurch eine körnige Struktur, weshalb man diese Zellen Granulationszellen nennt.
Was schickt uns die Sonne außer der elektromagnetischen Strahlung?
Von der Oberfläche der Sonne entweicht ein ständiger, gleichmäßiger Strom elektrisch geladener Elementarteilchen, (Atomkerne bzw. Elektronen) nach allen Seiten ins All. Dieser Teilchenstrom, der Sonnenwind genannt wird, trifft mit hoher Geschwindigkeit auch auf die Erde. Würden die Teilchen die Erdoberfläche erreichen, könnten sie Pflanzen und Tieren und auch den Menschen Schaden zufügen. Die Erde verfügt jedoch über einen wirksamen Schutz, das Erdmagnetfeld. Die Teilchen werden, weil sie eine elektrische Ladung tragen, von diesem Magnetfeld eingefangen und entlang der Magnetlinien zu den Polen gelenkt. Wo sie auf die Gasmoleküle in der oberen Atmosphäre treffen, beginnen diese zu leuchten. Polarlichter sind zu sehen. Das Erdmagnetfeld wird durch diese Vorgänge dauerhaft verformt, indem es an der Seite, die der Sonne zugewandt ist, zusammengedrückt wird, während es auf der sonnenabgewandten Seite auseinandergezogen ist.
Kann uns der Teilchenstrom von der Sonne, der Sonnenwind, gefährlich werden?
Auf der Sonne gibt es Regionen, die eine um ca. 2.000 Grad Celsius niedrigere Temperatur als die übrige Oberfläche aufweisen. Sie heben sich deshalb auf der Sonnenoberfläche als dunkle Flecken ab. Diese Sonnenflecken weisen extrem starke Magnetfelder auf und sind Orte höchster Aktivität. Von ihnen gehen, oft Hunderttausende Kilometer weit ins All, gewaltige Fackeln ionisierter Gase aus. Sie werden Protuberanzen genannt und werden meistens entlang der Kraftlinien der lokalen Magnetfelder wieder zurück zur Sonnenoberfläche geleitet . Doch im Bereich der Flecken gibt es oftmals große Eruptionen ionisierter, d. h. elektrisch geladener Sonnenmaterie, bei denen die ausgeworfene Materie ins All geschleudert wird. In diesen Fällen spricht man von einem Sonnensturm.
Die ausgeworfenen, elektrisch geladenen Teilchen bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 900 Kilometern pro Sekunde durch das All. Trifft ein solcher Sonnensturm, also eine gigantische Wolke aus ionisiertem Gas, mit dieser hohen Geschwindigkeit auf das Erdmagnetfeld, kann er dort starke Schwankungen hervorrufen, die geomagnetischer Sturm genannt werden. Schwankungen des Erdmagnetfelds bedeuten aber auch, dass sich dessen magnetische Kraftlinien bewegen. Wie wir aus dem Physikunterricht wissen, induzieren Magnetfelder, die sich bewegen, elektrische Ströme in metallischen Leitern, (Dynamoeffekt). Durch den geomagnetischen Sturm können also Ströme in sämtlichen elektrischen Leitern der betroffenen Region hervorgerufen werden. Das kann im günstigsten Fall zu vorübergehenden Funktionsstörungen, im ungünstigsten Fall zur dauerhaften Funktionsuntüchtigkeit technischer Geräte führen.
Was haben wir zu erwarten, wenn ein großer Sonnensturm die Erde trifft?
Die harmlosen Erscheinungen sind starke Polarlichter bis weit in südliche Breiten, gelegentlich auch eine schnell zurückgehende, jedoch spürbare Erwärmung der Erdatmosphäre. Nicht so harmlos ist dagegen die Beeinträchtigung der Ionosphäre, was länger anhaltende Störungen des Funkverkehrs zur Folge haben kann. Gefährlich wird es jedoch, wenn zum Beispiel die Elektronik von Flugzeugen während des Flugs ausfällt. Durch die induzierten Ströme können sowohl Stromnetze als auch Datennetze zusammenbrechen. So hat im Jahr 1973 ein Sonnensturm das Stromnetz in der kanadischen Provinz Quebec lahmgelegt und damit sechs Millionen Menschen von der Stromversorgung abgeschnitten. Elektronische Geräte und Computersysteme könnten, da die heutzutage verwendete Technik viel empfindlicher ist als früher, massenhaft ausfallen oder funktionsuntüchtig werden. Die Folgen für unsere von Computern gesteuerte Welt wären kaum absehbar. Auch die im All um die Erde kreisenden Navigationssatelliten könnten ebenso wie die Telekommunikationssatelliten zerstört werden.
Haben wir in der nächsten Zeit mit einem großen Sonnensturm zu rechnen?
Diese Frage ist nicht so einfach zu beantworten, obwohl zur Zeit einige Fakten darauf hindeuten. Die Sonnenaktivität verläuft in einem regelmäßigen Zyklus von 11,2 Jahren. Das bedeutet, dass ihre Aktivität alle 11 Jahre ein Maximum erreicht, was auch mit einem Maximum an Sonnenflecken einhergeht. Während der vergangenen Jahre war die Sonnenaktivität relativ gering. Doch im Jahr 2013 wird voraussichtlich das Maximum des Aktivitätszyklus erreicht werden. Erste Anzeichen sind bereits erkennbar. Angekündigt durch einige kleinere Eruptionen, gab es in der Nacht vom 14. zum 15. Februar 2011 einen großen Ausbruch auf der Sonnenoberfläche, der, wie die US-Raumfahrtbehörde NASA meldete, von den Wissenschaftlern in die höchste Kategorie eingestuft wurde. Der dadurch entstandene Sonnensturm störte kurze Zeit später den Radioempfang im Süden Chinas.
Die Forscher befürchten, dass es in der nächsten Zeit eine gewaltige Sonneneruption geben könnte, die weltweit immense Schäden anrichten könnte, (s. o.). Der mögliche Schaden wird von der US-Regierung auf 2000 Mrd. Dollar beziffert. Obwohl die Sonne intensiv durch Satelliten, Teleskope und Raumsonden überwacht wird, beträgt die Vorwarnzeit gerade mal einen Tag. Deshalb baut der Finne Juha-Pekka Luntama für die europäische Weltraumbehörde ESA gerade ein Frühwarnsystem auf, in das Forschungsdaten aus ganz Europa eingespeist werden sollen.
„Wir glauben nicht an die Katastrophe. Vieles lässt sich durch Technik und gute Vorbereitung vermeiden“, erklärt Luntama.
Übrigens: Finnland hat sein Stromnetz bereits durch technische Maßnahmen gegen Sonnenstürme gesichert.