AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 9/2018

Astronomie Wie bedrohlich ist der Sonnenwind?

Sonnenwinde erschaffen traumhafte Polarlichter - doch sie gefährden auch unsere Infrastruktur. Würde ein heftiger Magnetsturm die Erde treffen, wären die Folgen dramatisch.

Polarlichter über Island
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Polarlichter über Island

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Seit vier Monaten haben die Bewohner von Longyearbyen auf Spitzbergen die Sonne nicht mehr gesehen. Im Oktober ging sie unter und ist bislang nicht wieder aufgegangen. Selbst mittags liegt derzeit bläuliches Schummerlicht über dem nördlichsten Städtchen der Welt.

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Heft 9/2018
Macht, Gewalt und Rache in der Filmindustrie

Und dennoch erleuchtet die Sonne derzeit fast jede Nacht die Inselgruppe rund 1200 Kilometer südlich des Nordpols - wenn auch nur indirekt: Ein schrilles Feuerwerk flackert am Firmament, neongrüne Bänder führen ein psychedelisches Ballett auf, fast so, als würde ein neuzeitlicher van Gogh auf Ecstasy surreale Bilder halluzinieren.

Entzündet werden die zauberhaften Polarlichter vom Sonnenwind, der teils ruhig, teils böig das Magnetfeld der Erde anweht und in der oberen Atmosphäre Sauerstoff- und Stickstoffatome dazu anregt, zu glimmen wie Neonröhren.

"Viele Touristen kommen im Winter nur wegen des Nordlichts her", erzählt Fred Ravneberg, ein bärtiger Norweger, der auf Spitzbergen beim Schiffsreisekonzern Hurtigruten arbeitet. Oft wird er nachts von "Aurora 3D" aufgeschreckt, einer Alarm-App für Nordlichter. Manchmal kriecht Ravneberg dann aus seinem Bett, wickelt sich in mehrere Schichten aus Fleece- und Daunenklamotten ein und geht nach draußen, um das himmlische Spektakel zu bewundern - umgeben von Besuchern aus aller Welt, die mit offenem Mund und klammen Fingern selig nach oben starren auf das kosmische Kaminfeuer.

Auch Astronomen, Militärs und Politiker sind elektrisiert von den solaren Energieströmen. Denn der Sonnenwind, der hoch im Norden den Nachthimmel zum Glühen bringt, stellt weltweit eine Bedrohung für die menschliche Infrastruktur dar.

Alle paar Jahre stören Sonnenstürme Satelliten, Stromnetze, Navigationsgeräte und Funkverbindungen - und die Abhängigkeit von moderner Technik wächst.

Das Thema Weltraumwetter beschäftigt derzeit sogar den deutschen Bundestag. Auf eine Anfrage der Linken hat die amtierende Bundesregierung kürzlich in nüchterner Sprache geantwortet: "Die Übertragungsnetze sind am ehesten gefährdet, gefolgt von den Verteilernetzen. Die Stromerzeugung könnte mittelbar - wie andere Industrien auch - von etwaigen, durch elektromagnetische Pulse bedingte Stromausfälle in der Folge betroffen sein."

Die Regierung nennt in ihrer Stellungnahme auch ein Beispiel: Im Oktober 2003 gab es eine zeitweilige Störung des "Satellitenpositionierungsdienstes der Bundesländer", ausgelöst durch einen heftigen Sonnensturm. Der Zwischenfall lief glimpflich ab - anders als 1989 in Kanada: Als Folge eines Sonnensturms brannten Transformatoren im Stromnetz von Quebec durch, sechs Millionen Menschen saßen im Dunkeln.

Wenn die Sonne hustet, kann die Erde eine Lungenentzündung bekommen. Astrophysiker arbeiten deshalb daran, Sonnenstürme rechtzeitig zu erkennen und sich dann auf ihr Eintreffen vorzubereiten. Oft beginnt es mit einem Ausbruch auf der Sonnenoberfläche ("Koronaler Massenauswurf"). Mit irrwitziger Geschwindigkeit von über sieben Millionen Kilometern pro Stunde jagen die freigesetzten Teilchenströme hinaus ins All und können schon nach einigen Stunden die Erde erreichen.

Anfang des Monats stellten französische Forscher im Wissenschaftsjournal "Nature" eine neue Methode vor, um Energieausbrüche auf der Sonne vorherzusagen. Demnach verraten sich die Eruptionen durch Magnetfeldschwankungen, die diesen vorausgehen.

"Ein Volltreffer durch den Massestrom eines Sonnenunwetters kann verheerende Auswirkungen auf unsere Infrastruktur haben", warnt Janet Luhmann, Sonnenforscherin der University of California in Berkeley. Selbst wenn es bewölkt ist, hat Luhmann stets einen klaren Blick auf die Sonne - über die Sensoren der Nasa-Sonde "Stereo A".

Über 250 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, funkt "Stereo A" fortwährend Messdaten und Fotos vom Zentralgestirn. "Was wir von der Erde aus als gelbe Scheibe sehen, hat ein vielschichtiges Wettergeschehen, fast so komplex wie das auf der Erde", sagt Luhmann.

Die Sonnenaktivität folgt elf Jahre langen Zyklen. Im Schnitt rund dreimal pro Zyklus pustet sie einen mächtigen Strahlungssturm der Kategorie S4 ins All, der den Funkverkehr unterbrechen kann. Die seltenere Kategorie S5 vermag sogar Satelliten zu zerstören. Rund viermal pro Zyklus treten geomagnetische Stürme der Kategorie G5 auf, die Stromnetze lahmlegen können.

Das stärkste jemals beobachtete solare Unwetter ging 1859 als Carrington-Ereignis in die Geschichte ein. Der britische Amateurastronom Richard Carrington hatte damals durch ein Teleskop ein weißes Aufblitzen ("Flare") auf der Sonne beobachtet. Rund 18 Stunden brauchte die Plasmafront bis zur Erde, begleitet von schillernden Polarlichtern bis weit in gemäßigte Breiten. Telegrafiemitarbeiter bekamen Stromschläge, Leitungen brachen zusammen, aus den Masten schlugen Funken.

Würde ein derart heftiger Magnetsturm heutzutage die Erde treffen, wären die Folgen dramatisch für Satelliten, Telefonnetze, Stromversorgung und den Flugverkehr. Auf über zwei Billionen Dollar könnten sich die Schäden summieren, hat der britische Versicherungsspezialist Lloyd's ausrechnen lassen.

Einen solchen "perfekten Sturm" beobachteten Luhmann und ihre Kollegen 2012 mit ihrer Stereo-Sonde - passiert ist aber nichts, denn zum Glück raste die Schockwelle nicht in Richtung Erde.

"Wahrscheinlich haben wir den stärksten möglichen Sonnensturm noch gar nicht gesehen, physikalisch sind tausendmal stärkere Ereignisse möglich", sagt Luhmann.

Was die Forscherin zusätzlich beunruhigt: Eine der einst zwei Stereo-Sonden ist längst ausgefallen, die verbliebene hat ihre geplante Einsatzzeit bereits um fast zehn Jahre überschritten und könnte jederzeit an Altersschwäche sterben: "Wir drohen blind zu werden für das Weltraumwetter. In früheren Zeiten war das nicht weiter schlimm. Aber unsere Hightech-Gesellschaft ist sehr verletzlich geworden."

Auch Volker Bothmer vom Institut für Astrophysik an der Universität Göttingen, der eines der Standardwerke über das Weltraumwetter verfasst hat, warnt: "Bislang werden die Risiken zu wenig beachtet, wir brauchen dringend gezielte Studien." Deutschland müsse unbedingt die Störanfälligkeit seiner Infrastruktur überprüfen, um auf den nächsten großen Sonnensturm vorbereitet zu sein. Länder wie Schweden hätten dies längst getan.

Die Weltraumwetterbeobachtung stehe heute ungefähr dort, wo die irdische Wetterkunde vor 150 Jahren stand, sagt Bothmer. Zwar soll in zwei Jahren ein neuer Sonnenbeobachtungssatellit namens "Solar Orbiter" starten, doch der dient eher der Grundlagenforschung.

Erst "Lagrange 5" könnte den Wissensmangel beheben: Als eine Art Wetterwarte im All soll die "Lagrange"-Sonde die Sonne rund um die Uhr im Blick behalten, um sofort Alarm zu schlagen, wenn sich auf ihrer Oberfläche ein Unwetter zusammenbraut. Das Problem dabei: Erst vor drei Wochen hat die Europäische Raumfahrtagentur ihre Konzeptstudien begonnen, frühestens in 18 Monaten soll das Design festgelegt werden.

Bleibt nur zu hoffen, dass die irdischen Netze nicht bis zum Start von "Lagrange" von einem mächtigen Sonnensturm kalt erwischt werden.

Auf Spitzbergen geht die Nordlichtsaison derweil zu Ende. Am 8. März ist es in Longyearbyen so weit: Die Sonne blinzelt endlich wieder über die verschneiten Felskuppen, wenn auch anfangs nur ein paar Minuten in den Mittagsstunden.

Seit Wochen schon bereiten sich die Einwohner auf das "Solfest" vor. Die größte Party des Jahres markiert den Auftakt für die Sommersaison, ab April wird es monatelang nicht mehr dunkel. Die Polarlichter flackern zwar auch in den taghellen Nächten weiter, nur werden sie dann überstrahlt von jenem Himmelskörper, der sie entstehen lässt.



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