Forschungs-Missionen: Wettervorhersage für die Sonne gesucht

Gleich zwei neue All-Missionen rücken dem Zentralgestirn zu Leibe: "Hinode" und "Stereo" liefern erste Messdaten und atemberaubende Bilder von der Sonne. Wissenschaftler hoffen, nun endlich die gefürchteten Sonnenstürme besser vorhersagen zu können.

Von der Erde aus gesehen erscheint die Sonne als beständige, freundliche Quelle von Licht und Wärme. Doch die Wirklichkeit sieht anders aus: Riesige Sturmböen toben zuweilen über den Glutball. Regelmäßig erschüttern gewaltige Explosionen die Sternenatmosphäre, wobei Milliarden Tonnen heißes Gas ins Weltall geschleudert werden. Gleißende Lichtblitze begleiten die Eruptionen.

Seit einigen Monaten können Sonnenforscher die faszinierenden Phänomene in bislang unerreichter Genauigkeit beobachten: Der Sonnenbeobachtungssatellit "Hinode", ein amerikanisch-japanisches Gemeinschaftsprojekt. Im Dezember

funkte er die ersten Sonnenbilder zur Erde.

"Hinode" ist in der Lage, auf der 150 Millionen Kilometer entfernten Sonnenoberfläche Details in einer Größe von 150 Kilometern zu erkennen. So können die Forscher erstmals deutlich erkennen, wie sich feurige Gasbögen in der Sonnenatmosphäre winden und biegen und schließlich in gewaltigen Eruptionen explodieren.

"Die eigentliche Stärke von Hinode besteht darin, auch das Magnetfeld der Sonne mit hoher Präzision zu beobachten", sagt Volker Bothmer, Sonnenphysiker von der Universität Göttingen, der an mehreren Sonnenmissionen beteiligt ist. Das Magnetfeld, so viel wussten die Sonnenforscher bereits, steckt hinter den heftigen Ausbrüchen auf der Sonnenoberfläche. Vor allem die dunklen Sonnenflecken - kühle Regionen, in denen Bündel von Magnetfeldlinien aus der Sonnenoberfläche treten - zeichnen sich durch extrem hohe Magnetfeldstärken aus.

Explosions-Vorhersage bislang unmöglich

In solchen Gebieten treten stark verwundene Magnetfeldlinien, ähnlich wie bei einem verdrillten Gummiband, auf: Werden die komplizierten magnetischen Wirbel und Schleifen beim magnetischen Pendant zu Kurzschlüssen auseinandergerissen, entlädt sich die vorher aufgestaute Energie wie in einem stürmischen Knall. Allerdings ist es bislang unmöglich, die Explosionen vorherzusagen. "'Hinode' könnte das ändern", betont John Davis, "Hinode"-Projektwissenschaftler am Marshall Space Flight Center der Nasa.

Der Sonnensatellit besitzt drei Instrumente, die unterschiedlich tief in die Sonnenatmosphäre hineinblicken können. Eines fängt sichtbares Sonnenlicht auf, das zweite ultraviolette Strahlung und das dritte Röntgenlicht. Durch Kombination der Daten ergibt sich allmählich ein Bild davon, wie sich das Magnetfeld vor einem Ausbruch verändert, berichtet Davis: "Die magnetischen Entladungen breiten sich von der unteren Atmosphäre in die äußere Atmosphäre, die sogenannte Korona, aus und erreichen schließlich den interplanetaren Raum."

Die riesigen Blasen aus geladenen Teilchen und Magnetfeldern breiten sich anschließend weit ins Sonnensystem aus. Trifft eine solche Blase auf das Magnetfeld der Erde, entsteht ein Magnetsturm: Polarlichter zucken selbst in niedrigen Breiten über den Himmel, Satelliten fallen aus, Funkverkehr und GPS-Empfang werden gestört, zuweilen treten selbst größere Stromausfälle auf. Sogar Öl-Pipelines könnten anfällig sein. Ende April warnten US-Forscher: Ein neuer Höhepunkt im Sonnenzyklus steht bevor, ab dem nächsten Frühjahr wird es ungemütlich.

"Wie die Wettervorhersage in den Fünfzigern"

Angesichts der zunehmenden Zahl von Satelliten in der Erdumlaufbahn wäre eine zuverlässige Vorhersage des Weltraumwetters wünschenswert. Bislang waren die Möglichkeiten begrenzt. "Wir stehen etwa da, wo die Wettervorhersage in den fünfziger Jahren war", sagt Nasa-Forscher Michael Kaiser vom Goddard Space Flight Center. "Wir sehen Stürme, die die Sonne verlassen. Aber wir müssen uns auf Vermutungen und Modelle stützen, um vorherzusagen, ob und wann sie die Erde treffen werden."

Dank "Hinode" und des Doppelraumschiffs "Stereo", ebenfalls einer Nasa-Mission, sollen sich die Prognosen für stürmisches Weltraumwetter in Zukunft deutlich verbessern. Die zwei fast baugleichen "Stereo"-Sonden befinden sich in der Nähe der Erde auf eigenen Bahnen um die Sonne. Eine der Sonden läuft der Erde voraus, die andere folgt ihr. Im Laufe der kommenden Monate werden sie sich immer weiter voneinander entfernen und von unterschiedlichen Blickwinkeln aus auf die Sonne schauen. Durch eine Kombination der Aufnahmen wird erstmals ein räumlicher Blick auf das Zentralgestirn möglich. "Die 3D-Sicht von 'Stereo' wird unser Bild vom Erde-Sonne-System grundlegend revolutionieren", ist sich Volker Bothmer sicher. Ende April hatte die Nasa erstmals solche dreidimensionalen Bilder der Sonne veröffentlicht.

Für die Weltraumwetter-Vorhersage ist es zudem wichtig, dass "Stereo" den Weg der Teilchen-Wolken nicht nur in der Nähe der Sonne verfolgen kann wie das altgediente Sonnenobservatorium "Soho". Da die beiden Sonden von der Seite aus auf den Raum zwischen Sonne und Erde blicken, können sie die Ausbreitung einer Eruptionsfront genau verfolgen. Die Genauigkeit bei der Vorhersage der Ankunftszeit wird sich nach Angaben Bothmers von etwa einem Tag auf wenige Stunden verbessern.

Die bewährten Sonnenobservatorien "Soho" (seit 1995 im All) und "Ulysses" (1990 gestartet) werden dennoch nicht eingemottet werden, sie liefern immer noch neue Erkenntnisse: Mithilfe von "Soho"-Daten konnten französische Forscher etwa kürzlich erstmals die Rotationsgeschwindigkeit des Sonnenkerns bestimmen. Und die Sonde "Ulysses", welche die Ebene der Planeten verlassen hat, misst als einziges Raumschiff, was an den Polen des Sterns vor sich geht.

von Ute Kehse, ddp

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