Sonnensturm: Wenn Ausbrüche auf der Sonne die Erde treffen

Wenn von einem Sonnensturm die Rede ist, geht es nicht um ein einzelnes Ereignis, sondern um eine Kette physikalischer Prozesse auf der Sonne. „Auf der Sonne gibt es regelmäßig Ausbrüche“, erklärt Lucia Kleint, Leiterin der Forschungsgruppe „Spaceweather“ am Astronomischen Institut der Universität Bern, wo sie auch als Co-Direktorin tätig ist. Dabei werden Teilchen ins All geschleudert – mal schwächer, mal stärker.

Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) beschreibt Sonnenstürme als Folge besonders energiereicher Eruptionen, bei denen große Mengen Sonnenplasma und Magnetfelder ins All ausgestoßen werden. Ob daraus ein Sonnensturm für die Erde wird, hängt entscheidend von der Richtung des Auswurfs ab. „Geht der Ausbruch in Richtung Erde können uns die energiereichsten Teilchen innerhalb von Minuten bis wenigen Stunden erreichen“, erklärt Kleint.

Was löst einen Sonnensturm aus?

Eine zentrale Rolle bei der Entstehung von Sonnenstürmen spielen der Forscherin zufolge Sonnenflecken. Dabei handelt es sich um aktive Gebiete auf der Sonnenoberfläche mit besonders starken Magnetfeldern. „Wenn sich diese Magnetfelder neu verbinden, werden Teilchen stark beschleunigt – und dadurch entstehen Eruptionen“, erklärt sie.

Die dabei freigesetzten Teilchen fliegen laut Kleint sowohl in die tieferen Sonnenschichten als auch von der Sonne weg – aber nur wenn ein solcher Teilchenstrom genau in Richtung Erde gelangt, kann er das Erdmagnetfeld stören. Laut dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) können besonders starke Ereignisse die Satellitennavigation, Funkverbindungen und Navigationssysteme beeinträchtigen.

Wie unterscheiden sich Sonnenwind und Sonnensturm?

Um die Aktivität auf der Sonne einzuordnen, nutzen Forschende eine Skala für Sonneneruptionen. Sie reicht von A- und B-Ereignissen für sehr schwache Ausbrüche über C- und M-Eruptionen bis hin zur höchsten Klasse X. „Vor allem die X-Eruptionen sind für uns interessant“, sagt Kleint. Solche extremen Ereignisse treten laut der Forscherin im Durchschnitt etwa einmal im Monat auf – allerdings nicht gleichmäßig. Es gebe Jahre ganz ohne starke Ausbrüche und andere mit mehreren in kurzer Folge.

Nicht jede Aktivität auf der Sonne ist zudem gleich gefährlich. „Der Sonnenwind ist etwas anderes“, betont Kleint. Er sei praktisch immer vorhanden und Teil des permanenten magnetischen Feldes der Sonne. Ein Sonnensturm entstehe hingegen nur durch Eruptionen, die mit der Neuverbindung von Magnetfeldern und stark beschleunigten Teilchen zusammenhängen.

Warum wirken Sonnenstürme heute präsenter als früher?

Zum einen könne heute praktisch jeder und jede Polarlichter als sichtbares Zeichen eines Sonnensturms mit dem Smartphone fotografieren und teilen – ein Effekt, den es früher so nicht gab. Zum anderen sei unsere Abhängigkeit von Technik deutlich gewachsen. GPS-Navigation etwa sei früher kaum verbreitet gewesen, heute aber allgegenwärtig. „Störungen durch Sonnenstürme werden deshalb schneller und unmittelbarer bemerkt“, sagt sie.

Sonnenzyklus: Wo wir gerade stehen

Ein weiterer Grund, aus dem der Eindruck entsteht, es gebe heute vermehrt Sonnenstürme ist der Sonnenzyklus. „Die Aktivität der Sonne folgt einem etwa elfjährigen Zyklus – mal mehr, mal weniger“, sagt Kleint. So habe der aktuelle Zyklus nach bisherigem Stand sein Maximum erreicht. Ob es sich dabei tatsächlich um den endgültigen Höhepunkt handele, lasse sich aber erst im Nachhinein beurteilen. „Das wissen wir immer erst, wenn die Sonnenaktivität wieder deutlich abnimmt.“

Bislang sei eine solche Abnahme nicht zu beobachten gewesen. Noch Mitte November habe es einen großen Ausbruch gegeben, so Kleint. Die Sonne zeige laut DLR derzeit eine besonders hohe Aktivität. Wichtig ist in dem Zusammenhang, dass Phasen hoher Sonnenaktivität grundsätzlich auch mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für starke Sonnenstürme einhergehen.

Gab es in der Vergangenheit stärkere Sonnenstürme als heute?

Aktuell bewegt sich der Sonnenzyklus laut Kleint also im normalen Bereich. Gehe man jedoch Jahrhunderte oder Jahrtausende zurück, würden die Daten ein anderes Bild zeigen. „Wir können frühere extreme Sonnenstürme indirekt rekonstruieren – etwa über Baumringe oder Eisbohrkerne“, erklärt die Sonnenforscherin. So lassen sich etwa erhöhte Konzentrationen von radioaktiven Kohlenstoffatomen (C14) nachweisen, die auf sehr starke Sonnenereignisse hindeuten.

Eisbohrkerne erlauben sogar einen Blick tausende Jahre zurück und zeigen, dass es in der Vergangenheit deutlich stärkere Sonnenstürme gegeben hat als in der jüngeren Geschichte. Der derzeit stärkste bekannte Sonnensturm soll sich demnach vor 14.300 Jahren ereignet haben. „Es ist nicht auszuschließen, dass wir so etwas wieder erleben“, sagt Kleint. Wann das passiert, lasse sich jedoch nicht vorhersagen – genau deshalb werde intensiv daran geforscht.