Wie eine starke Sonneneruption in 90 Sekunden unseren Alltag zerstören könnte – gigantische Wirbel entdeckt

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Der Sonnenzyklus hat zwar sein Minimum erreicht, doch es ist eine trügerische Ruhe. Denn selbst bei niedriger Sonnenaktivität können sich starke Sonnenstürme ereignen. Eine erschreckende Studie zeigt, wie unvorbereitet wir auf einen geomagnetischen Sturm sind.

So richtig gekracht hat es auf der Sonne zuletzt im September 2017. Zuerst schleuderte unser Tagesgestirn eine gewaltige Menge an elektrisch geladenen Gasen (sogenanntes Plasma) ins All. Vier Tage später folgte eine zweite, kaum weniger heftige Eruption.

Beide Male hatte die Menschheit Glück: Die Sonnenstürme verfehlten die Erde. Ein Treffer dagegen hätte möglicherweise katastrophale Folgen gehabt: Die Plasmawolken können elektrische Installationen zerstören, Funkverbindungen unterbrechen, den Flugverkehr beeinträchtigen und Satelliten beschädigen. Im Extremfall droht der Kollaps unserer technischen Zivilisation.

Wie mit einem Peitschenschlag ins All geschleudert

Oft stieben bei solchen Eruptionen mehrere zehn Milliarden Tonnen Materie davon, mit Geschwindigkeiten von bis zu sieben Millionen Kilometer pro Stunde. Sonnenphysiker sprechen von „koronalen Massenauswürfen“ (Coronal Mass Ejection, kurz CME), weil sie von der Sonnenkorona ausgehen.

Sie entstehen, wenn sich große Plasmablasen über die Sonnenoberfläche erheben. Bögen aus verdrehten Magnetfeldern, die ihren Ursprung tief im Sonneninnern haben, halten das heiße Gas zusammen. Sie können jedoch reißen, dann verbinden sich die Feldlinien neu. Dabei wird das Plasma wie mit einem Peitschenschlag ins All geschleudert.

Plasma zerdrückt irdisches Magnetfeld

Bis jetzt kam die Menschheit bei solchen Sonnenstürmen glimpflich davon. Das muss nicht so bleiben – im Gegenteil. Aufgrund der fortschreitenden Vernetzung der Welt und ihrer Abhängigkeit von einer funktionierenden Stromversorgung wird die Zivilisation zunehmend verwundbar.

Welche Verheerungen ein starker Massenauswurf auf der Erde anrichten kann, lässt eine Studie der nationalen Akademie der Wissenschaften der USA (NAS) erkennen, die vor einigen Jahren erschien.

Wie sich zeigt, könnte eine solare Supereruption ganze Regionen in nur 90 Sekunden in die Knie zwingen, vornehmlich in höheren Breiten. Trifft die Plasmawolke auf das irdische Magnetfeld, wird dieses schlagartig zusammengedrückt, was in der oberen Erdkruste Ströme induziert. Sie koppeln sich in lange Stromleitungen ein, so dass sich darin hohe Spannungen aufbauen und starke Ströme fließen.

Als Folge brennen in den Hochspannungstransformatoren der Stromnetze die Spulen durch.

Zudem dringen die Plasmateilchen in den Polargebieten entlang der Magnetfeldlinien tiefer in die Erdatmosphäre ein. Dort erzeugen sie Polarlichter, die auch in niedrigen Breiten zu sehen sind (Solarer Zyklus sinkt schneller als prognostiziert – “Die Sonne ist schwach und wir stehen vor einer neuen kleinen Eiszeit”).

Für Menschen auf Erde ungefährlich, für Astronauten tödlich

Zugleich gelangt die kosmische Strahlung in tiefere Luftschichten. Sie kann die Elektronik in Flugzeugen stören, und Flugreisende werden mit höheren Strahlendosen bombardiert. Um dies zu vermeiden, müssen Flugzeuge bei starken Sonnenstürmen die Polarrouten meiden.

Auf den menschlichen Körper wirken sich Sonnenstürme indes nicht direkt aus, denn das Leben am Boden ist durch die Lufthülle und das Magnetfeld der Erde geschützt. Für Astronauten kann ein Weltraumspaziergang jedoch tödlich enden, da dieser Schutz im Weltraum fehlt.

Frühere Sonnenstürme lassen ahnen, was auf die Menschheit zu kommen könnte. Ende Oktober 2003 etwa gingen in der südschwedischen Stadt Malmö infolge eines Sonnensturms für eine Stunde die Lichter aus. Zugleich verlor die japanische Raumfahrtbehörde JAXA den Kontakt zu zwei ihrer Satelliten.

Furore machte im März 1989 ein geomagnetischer Sturm, der in der kanadischen Provinz Quebec das Stromnetz lahmlegte und ein Chaos verursachte, weil Verkehrsleitsysteme, die elektrischen Anlagen der Flughäfen sowie die Fernwärmeversorgung ausfielen. Sechs Millionen Menschen hatten neun Stunden lang keinen Strom.

Ein noch heftigerer CME erreichte 1921 die Erde. Er erzeugte in Überlandleitungen zehnmal stärkere Ströme.

Doch niemals wurde ein mächtigerer Sonnensturm registriert als im Spätsommer 1859. Der britische Amateurastronom Richard Carrington sah die Eruption, die ihn verursachte, zufällig mit bloßem Auge: Er hatte die Sonne im Zuge seiner regelmäßigen Beobachtungen auf eine weiße Scheibe projiziert.

Auf der Erde schossen Starkströme durch Telegraphenleitungen, mancherorts entflammten sie zum Entsetzen der Techniker das in die Telegraphen eingelegte Papier. Nordlichter irrlichterten weit im Süden zwischen Kuba und Hawaii am Himmel. Forscher schätzen, dass dieses später sogenannte Carrington-Ereignis noch um 50 Prozent stärker war als der Magnetsturm von 1921.

In nur 90 Sekunden wird Stromversorgung unterbrochen

In der NAS-Studie modellierten die Autoren, wie sich eine solche Supereruption heute auswirken würde, vor allem auf die USA. Die Ergebnisse erschrecken: Durch das Hochspannungsnetz jagende Ströme würden rasch 300 Transformatoren an Schlüsselpositionen zerstören. In nur 90 Sekunden wären in Nordamerika 130 Millionen Menschen ohne Strom.

Das ist aber erst der Anfang. Denn die Trafos lassen sich nicht reparieren, sondern müssen ausgetauscht werden. Das kann Monate dauern, schlimmstenfalls Jahre. Nach ein paar Wochen wäre vielleicht eine Handvoll Trafos installiert. Die übrigen müssen erst neu gebaut werden.

Medizinischen Versorgung ist nicht mehr möglich

Als erstes fiele die Trinkwasserversorgung aus. Zugleich käme der Transport zum Erliegen. Züge, Straßen- und U-Bahnen führen nicht mehr, und in den Geschäften leeren sich die Regale. Nachschub gibt es nicht, da auch die Pumpen an den Tankstellen ausfallen, was die Lieferwagen lahmlegt.

In manchen wichtigen Einrichtungen, etwa den Kliniken, springen Notstromaggregate an. Doch deren Treibstoff reicht in der Regel gerade für 72 Stunden. Ist er aufgebraucht, endet die moderne medizinische Versorgung. Ältere und Notfallpatienten können nicht mehr adäquat versorgt werden, viele von ihnen sterben.

Sekundäre Todesfolgen wegen Energieausfalls

Auch wenn Teile des Netzes rasch repariert werden, ist nicht sicher, ob sie auch Strom führen werden. Denn die Kraftwerke stehen still, weil ihnen die Brennstoffe ausgehen. Kohlekraftwerke haben meist Reserven für etwa 30 Tage.

Sind sie aufgebraucht, kann mangels Transportkapazität nicht nachgeliefert werden, und um Öl oder Gas durch die Röhren der Verteilernetze zu befördern, braucht es strombetriebene Pumpen. Die Menschen in ihren Häusern können weder heizen noch kühlen, was viele weitere Todesfälle verursacht.

Hilfe ist nicht zu erwarten, so die NAS-Studie weiter. Dazu ist das betroffene Gebiet zu groß, und den Nachbarländern der USA fehlen entsprechende Kapazitäten. Ein neues Carrington-Ereignis könnte nach Schätzungen des Versicherungskonzerns Lloyd’s demgegenüber 0,6 bis 2,6 Billionen Dollar kosten, und es würde vier bis zehn Jahre dauern, alle Schäden zu reparieren.

Verheerender Sonnensturm kommt etwa alle 500 Jahre vor

Daneben würde das GPS-System gestört, das Mobiltelefone, Flugzeuge und Autos zur Positionsbestimmung nutzen. Tatsächlich versagte laut dem Bundesamt für Kartographie und Geodäsie im Oktober 2003 während eines Sonnensturms zeitweise der Satellitenpositionierungsdienst der Bundesländer.

Ebenso würden satellitengestütze Fernseh- und Radioübertragungen ausfallen. Zahlungen mit Kreditkarten wären vielerorts unmöglich, weil diese mit Satellitentransaktionen verbunden sind.

Zum Glück ist die Wahrscheinlichkeit für ein derartiges Desaster gering. Denn die wenigsten CME erreichen die Erde. Experten schätzen, dass ein dem Carrington-Ereignis vergleichbarer Sonnensturm nur alle 500 Jahre vorkommt. Einer Studie kalifornischer Forscher zufolge liegt die Eintrittswahrscheinlich jedoch bei 12 Prozent – innerhalb der nächsten zehn Jahre.

„Weltraumwetter ist ein Sicherheitsproblem“

Mittlerweile hat die Politik die Gefahr erkannt. „Das Weltraumwetter ist ein Sicherheitsproblem und steht auf der Agenda aller Staaten“, sagt der Sonnenphysiker Stefan Kraft von der europäischen Raumfahrtagentur Esa.

Eine Vorwarnzeit von mehreren Tagen würde reichen, um Satelliten in einen kontrollierten Zustand zu bringen, Energiekonzerne könnten ihre Stromerzeugung drosseln sowie Trafos abschalten, und Flugzeuge ließen sich umleiten. Dazu betreiben Nasa wie Esa Weltraumwetterdienste, die auf Satelliten beruhen. Sie melden, wenn sich eine bedrohliche CME nähert. Heute liegt die Vorwarnzeit bei 18 bis 36 Stunden – so lange dauert es, bis eine von der Sonne ausgeschleuderte Plasmawolke die Erde erreicht.

Stromnetzbetreiber: „Geomagnetische Stürme sind kein relevantes Risiko für Deutschland“

In Deutschland gibt es bislang keine regierungsamtliche Analyse, die „spezifisch die Auswirkungen von solaren Stürmen auf elektrotechnische Infrastrukturen betrachtet.“ Dies erklärte die Bundesregierung im Januar dieses Jahres in der Antwort auf eine Anfrage der Partei „Die Linke“. Dafür lägen Studien vor, die die Folgen für Europa abschätzen.

Immerhin untersuchten die deutschen Stromnetzbetreiber vor wenigen Jahren mögliche Auswirkungen von Sonnenstürmen auf den Netzbetrieb, einschließlich Messungen an ausgewählten Transformatoren. Das Ergebnis: Die dabei erfassten und auch deutlich stärkeren geomagnetischen Stürme „stellen kein relevantes Risiko für den Netzbetrieb in Deutschland dar.“

Niedrige Sonnenaktivität gibt uns Zeit, Maßnahmen zur Schadensabwehr zu ergreifen

Im Moment ist das Risiko eines starken Sonnensturms allerdings gering, denn auf der Sonne ist es ziemlich ruhig. Unser Zentralgestirn geht dem Minimum seines aktuellen Solarzyklus entgegen. Experten erwarten, dass die nächsten Zyklen sehr schwach ausfallen.

Entsprechend dürfte die Sonne nur wenige CME ausschleudern. Dies gäbe der Menschheit Zeit, Maßnahmen zur Schadensabwehr zu ergreifen. Doch es ist eine trügerische Ruhe. Denn selbst in Zeiten niedriger Aktivität kann es zu heftigen Eruptionen kommen. So erfassten die „Stereo“-Sonnensatelliten der Nasa im Mai 2009 unvermutet einen starken CME – mitten im Minimum des damaligen Solarzyklus.

Auch das Carrington-Ereignis sei inmitten eines durchschnittlichen Aktivitätszyklus wie aus dem Nichts über die Erde hereingebrochen, heißt es in der NAS-Studie. Zudem seien theoretisch noch viel heftigere Ausbrüche wie der von 1859 denkbar. Wir sollten also vorbereitet sein.

Gigantische Wirbel auf der Sonne entdeckt

Deutsche Forscher haben riesige, wirbelförmige Wellen auf der Sonne entdeckt. Wie das Team um Laurent Gizon vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) im Fachblatt “Nature Astronomy” berichtet, handelt es sich dabei um ein ähnliches Phänomen wie bei den irdischen Rossby-Wellen, die sich in der Erdatmosphäre und den Ozeanen bilden.

Die solaren Wellen breiten sich entgegengesetzt zur Rotationsrichtung der Sonne aus, haben eine Lebensdauer von mehreren Monaten und maximale Amplituden am Äquator der Sonne. Dass Rossby-Wellen auch auf Sternen auftreten, wurde schon vor Jahrzehnten postuliert. “Solare Rossby-Wellen haben sehr kleine Amplituden und Perioden von mehreren Monaten, sodass sie extrem schwer zu erkennen sind”, sagte Gizon.

Für ihre Studie haben die Forscher einen Datensatz des Instruments Heliospheric and Magnetic Imager (HMI) der Nasa-Sonde Solar Dynamics Observatory (SDO) ausgewertet, der das Ergebnis von sechs Jahren Beobachtung ist (Sonnensturm trifft Erde: Satelliten und Stromnetz womöglich betroffen).

 

“Die HMI-Aufnahmen haben eine ausreichend hohe räumliche Auflösung, um die Bewegung der Granulen auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne verfolgen zu können”, sagte Björn Löptien, Erstautor der Studie. Bei den Granulen handelt es sich um vergleichsweise kleine Konvektionszellen, die auf der Sonnenoberfläche rund 1.500 Kilometer groß sind. Dank der Bewegung der Granulen konnten die Forscher auf die viel größeren Wirbelströmungen schließen, die mit den Rossby-Wellen verbunden sind.

Mithilfe helioseismologischer Methoden konnten die solaren Rossby-Wellen im Sonneninneren in Tiefen bis zu 20.000 Kilometern untersucht werden. “Insgesamt finden wir auf der Sonne große wirbelförmige Wellen, die sich entgegen der Rotation bewegen. Dass diese Wellen nur in den äquatorialen Regionen zu sehen sind, ist völlig unerwartet”, so Gizon. Die Wellenmuster seien über mehrere Monate stabil.

Die Forscher konnten erstmals den Zusammenhang zwischen Frequenz und Wellenlänge der Wellen bestimmen und sie so eindeutig als Rossby-Wellen identifizieren.

Gizon: “Solare Rossby-Wellen sind gigantisch, ihre Wellenlängen vergleichbar mit dem Sonnenradius.” Sie seien ein wesentlicher Bestandteil der inneren Dynamik der Sonne, da sie zur Hälfte der kinetischen Energie der Sonne beitragen.

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Literatur:

Löcher im Himmel

What in the world are they spraying – Die Wahrheit über Chemtrails und Geo-Engineering

Das HAARP-Projekt: Über Mobilfunk zur Strahlenwaffe über Wetterveränderung zur Bewußtseinskontrolle

Quellen: PublicDomain/derstandard.at/weather.com am 08.05.2018

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