Weltraumwetter: Forscher können Sonnenstürme präzise vorhersagen

Berlin - Immer, wenn es auf der Sonne rumpelt, müssen die Betreiber von Satelliten zittern. Und es rumpelt ziemlich oft. Nach mächtigen Eruptionen auf unserem Zentralgestirn jagen regelmäßig Strahlenblitze und mächtige Stürme geladener Teilchen durchs All. Und die können den kostbaren Gerätschaften im Erdorbit gefährlich werden. So soll etwa der japanische Satellit "Adeos-2" im Jahr 2003 durch eine mächtige Eruption lahmgelegt worden sein.

Mit etwas Vorwarnzeit lassen sich die Satelliten allerdings schützen - so können etwa besonders sensible Instrumente rechtzeitig abgeschaltet werden. Die dafür nötige Vorhersage des Weltraumwetters - wichtig auch für den Flugverkehr sowie die Betreiber von Telekommunikations- und Stromnetzen auf der Erde - könnte nun einen wichtigen Schritt vorangekommen sein. Forscher der Stanford University (US-Bundesstaat Kalifornien) präsentieren im Wissenschaftsmagazin "Science" ein Verfahren, mit dem sie gefährliche Ausbrüche früher als bisher erkennen können.

Die Wissenschaftler um Stathis Ilonidis nutzen dafür die Sonnenobservatorien "Soho" und "SDO". Mit ihnen beobachteten sie Schallwellen auf ihrem Weg durch die Sonne. Auf der Erde helfen ebensolche Wellen auf ihrer Reise durchs Innere unseres Planeten beim Verständnis von Erdbeben. Und genau dieses Prinzip der Seismologie nutzen die Forscher auch auf der Sonne - konsequenterweise sprechen sie deswegen von der Helioseismologie.

Die Oberfläche unseres Zentralgestirns schwingt, angeregt von der konstanten Bewegung von heißen Gasen und Plasma, mit einer Periode von etwa fünf Minuten. Und wenn die Wellen im Inneren abgelenkt werden, können Forscher das nachweisen. "Wir wissen genug über die Struktur der Sonne, dass wir Reiseweg und -zeit der Schallwellen vorhersagen können", sagt Stanford-Forscher Junwei Zao. "Diese Zeiten ändern sich, wenn es auf dem Weg der Welle Magnetfelder gibt."

Blick 65.000 Kilometer unter die Sonnenoberfläche

Und genau das ist der Schlüssel zum neuen Vorhersageverfahren: Die gefährlichen Stürme entstehen an Sonnenflecken. Und die wiederum entwickeln sich tief im Inneren der Sonne - in aktiven Regionen, in denen starke lokale Magnetfelder eine Durchmischung der heißen Gase behindern. Aus dem Inneren steigen die Sonnenflecken, in denen das Gas wegen der fehlenden Durchmischung kälter ist, zur Oberfläche auf. Wenn sich die Feldlinien dort neu ordnen, werden die Sonnenstürme entfesselt.

Zeigen sie in Richtung der Erde, dann droht Gefahr. Rasen die Ströme dagegen hinaus in die Weiten des Alls, betrifft uns das kaum. Deswegen blieb zuletzt auch eine vergleichsweise starke Eruption ohne ernsthafte Folgen für die Erde: Das kosmische Spektakel beim Sonnenfleck 1263 verrauchte vor rund zehn Tagen, ohne uns zu behelligen.

Mit dem neuen Verfahren lassen sich die aufsteigenden Sonnenflecken nun bis zu 65.000 Kilometer unter der Oberfläche der Sonne nachweisen. Die Forscher haben herausgefunden, dass größere Sonnenflecken schneller aufsteigen als kleinere - und dann auch mächtigere Eruptionen entfesseln. Kleinere Störungen können sie zwei Tage vorhersagen, größere immerhin einen. Satellitenbetreiber gewinnen so wertvolle Zeit, auch die Astronauten auf der Internationalen Raumstation können sich bei rechtzeitiger Warnung besser vor gefährlichen Stahlungsausbrüchen schützen.

David Hathaway vom Marshall Space Center der US-Weltraumbehörde Nasa in Huntsville (US-Bundesstaat Alabama) nannte die Ergebnisse "wichtig". Man habe lange auf eine solche Vorhersage der solaren Stürme gewartet, sagte der Sonnenforscher dem "San Francisco Chronicle". Auch Joseph Kunches vom Weltraumwetter-Zentrum der US-Wetterbehörde NOAA in Boulder (US-Bundesstaat Colorado) äußerte sich ähnlich euphorisch.

Dass die neue Technik in der Praxis sehr nützlich sein kann, beweist auch ein Artikel in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Geophysical Research Letters". Darin warnen britische Forscher davor, dass die Sonnenstürme in den kommenden Jahrzehnten besonders furios ausfallen könnten. Diese Vorhersage erscheint auf den ersten Blick paradox - bewegt sich unsere Sonne nach Meinung vieler Forscher doch eigentlich auf eine Phase eher schwacher Aktivität zu.

Doch Luke Barnard von der University of Reading und seine Kollegen wollen herausgefunden haben, dass in Perioden mittlerer Sonnenaktivität die kosmischen Stürme besonders heftig ausfallen. Als Belege dienten ihnen Eiskerne und Holzproben, mit deren Hilfe sie bis zu 10.000 Jahre in die Vergangenheit geblickt haben. Die Forscher sahen sich die Verteilung sogenannter kosmogener Isotope in den Proben an. Diese Atome entstehen, wenn die Partikel des Sonnenwindes in der oberen Atmosphäre auf Luftmoleküle treffen.

Angesichts der gewonnenen Daten müsse man davon ausgehen, "dass wir es in den kommenden Jahrzehnten mit einer unglücklichen Kombination solarere Bedingungen zu tun haben werden", warnte Co-Autor Mike Lockwood im "BBC"-Interview.