Zerstörerische Supersonnenstürme treffen uns ungefähr alle 25 Jahre

Von Evan Gough. Original: Destructive Super Solar Storms Hit Us Every 25 Years Or So, veröffentlicht am 31. Januar 2020 (Universe Today).

Sonnenstürme, die stark genug sind, um Unheil an elektronischen Geräten anzurichten, treffen die Erde laut einer neuen Studie alle 25 Jahre. Und weniger starke – aber immer noch gefährliche – Stürme kommen etwa alle drei Jahre vor. Diese Schlussfolgerung kommt von einem Team von Wissenschaftlern an der University of Warwick und der British Antarctic Survey.

Diese starken Stürme können elektronische Geräte stören, einschließlich Kommunikationsanlagen, Flugzeuggeräten, Elektrizitätsnetzwerken und Satelliten.

Das Team identifiziert zwei Arten von starken Magnetstürmen: „große Superstürme“ sind die stärksten und finden im Durchschnitt alle 25 Jahre statt. Die schwächeren, aber immer noch gefährlichen „schweren Superstürme“ finden im Durchschnitt alle drei Jahre statt.

Der neue Artikel, der diese Ergebnisse präsentiert, trägt den Titel „Using the aa index over the last 14 solar cycles to characterize extreme geomagnetic activity.” Er wurde im Journal Geophysical Research Letters veröffentlicht. Die Hauptautorin ist Dr. Sandra C. Chapman von der University of Warwick.

Sonnenstürme werden auch geomagnetische Stürme genannt. Sie werden durch Störungen in der Sonne verursacht, die geladene Teilchen in den Weltraum senden. Wenn diese Teilchen die Magnetosphäre der Erde treffen, dann bewirken sie den Sturm. Die Teilchen können von koronalen Massenauswürfen (CME) stammen, von ko-rotierenden Interaktionsregionen (CIR) und von koronalen Löchern, die einen schnellen Sonnenwindstrom aussenden, der doppelt so schnell sein kann wie normaler Sonnenwind.

Der berühmteste geomagnetische Sturm ist das Carrington-Ereignis von 1859. Das Carrington-Ereignis ist auch der stärkste jemals verzeichnete geomagnetische Sturm. Dieser Sturm setzte einige Telegrafensysteme in verschiedenen Teilen der Welt außer Betrieb, löste einige Brände aus und versetzte sogar manchen Telegrafisten Elektroschocks.

In jüngerer Zeit unterbrach ein Sturm im Jahr 1989 das Stromversorgungssystem in Quebec und erzeugte starke Auroren, die südwärts bis zum Bundesstaat Texas gesehen wurden.

Sonnenstürme stellen ein zunehmendes Risiko dar, so wie die Welt elektronisch vernetzter wird. Nicht nur für unsere Stromverteilungssysteme, sondern auch für unsere globalen Kommunikationssysteme. Unsere Satelliten könnten am anfälligsten sein, und die moderne Gesellschaft verlässt sich mehr auf sie als viele Menschen erkennen. Man hat berechnet, dass ein so starker Sturm wie das Carrington-Ereignis, wenn er heute stattfinden würde, Schäden in der Höhe von Milliarden, vielleicht sogar Billionen Dollar verursachen würde.

Wissenschaftler sind an diesen Stürmen interessiert wegen der Notwendigkeit, sie vorherzusagen. Dieser neue Artikel beruht auf Magnetfelddaten, die 150 Jahre zurückreichen. Die Autoren sagen, dass sie feststellen können, wie viele starke Stürme es in diesem Zeitraum gegeben hat und wie oft sie stattfanden.

Oben: Diese Visualisierung stellt dar, wie ein koronaler Massenauswurf aussehen könnte, wenn er mit dem interplanetaren Medium und magnetischen Kräften wechselwirkt. Bild: NASA / Steele Hill

In einer Pressemitteilung sagte die Hauptautorin Professor Sandra Chapman vom Centre for Fusion, Space and Astrophysics der University of Warwick: „Diese Superstürme sind selten, aber die Abschätzung ihrer Auftretenswahrscheinlichkeit ist ein wichtiger Teil bei der Planung des Abmilderungsniveaus, das nötig ist, um kritische nationale Infrastruktur zu schützen.“

In ihrem Artikel zeigen die Autoren, dass „schwere“ magnetische Stürme in 42 der letzten 150 Jahre auftraten, oder ungefähr alle drei Jahre. Die stärkeren „großen“ Superstürme fanden in 6 von 150 Jahren statt, oder ungefähr alle 25 Jahre. Für gewöhnlich dauern diese Stürme nur ein paar Tage, aber sie könnten dennoch ziemlich zerstörerisch für moderne Technologie sein. Superstürme können Stromausfälle verursachen, Satelliten stören oder beschädigen, die Luftfahrt stören und einen vorübergehenden Ausfall der GPS-Signale und der Funkkomunikation verursachen. (GPS ist nicht nur für die Navigation da. Ob Sie es glauben oder nicht, das moderne Bankensystem stützt sich stark auf GPS, um Finanztransaktionen zu synchronisieren.)

„Diese Forschungsarbeit schlägt eine neue Methode der Herangehensweise an historische Daten vor, um ein besseres Bild der Auftretenswahrscheinlichkeit von Superstürmen zu liefern und dafür, welche Supersturmaktivität wird wahrscheinlich in der Zukunft sehen werden“, sagte Chapman.

Das Carrington-Ereignis war kein Teil der Studie, weil die Daten, die die Forscher betrachteten, nicht so weit zurückreichen. Ihre Magnetfelddaten stammen von gegenüberliegenden Enden der Erde, von Stationen in Großbritannien und Australien. Sie decken die letzten 14 Sonnenzyklen ab, die bis weit vor dem Weltraumzeitalter zurückreichen.

Ihre Analyse zeigt, dass so starke Superstürme wie das Carrington-Ereignis häufiger sein könnten als gedacht und dass sie zu jeder Zeit stattfinden können, mit sehr wenig Vorwarnung.

Professor Richard Horne, der Space Weather an der British Antarctic Survey leitet, sagte: „Unsere Forschungsarbeit zeigt, dass ein Supersturm häufiger auftreten kann, als wir dachten. Lassen Sie sich nicht von den Statistiken irreführen, es kann jederzeit geschehen, wir wissen einfach nicht, wann, und derzeit können wir nicht vorhersagen, wann.“

Diese Stürme werden in der Sonne geboren, aber das Weltraumwetter kann durch Beobachtung der Veränderungen des Magnetfelds an der Erdoberfläche überwacht werden. Es gibt hochwertige Daten von mehreren Stationen auf der Erde, die bis zum Beginn des Weltraumzeitalters um 1957 zurückreichen. Die Wissenschaftler wissen, dass die Sonne einen annähernd elfjährigen Aktivitätszyklus hat, und im Laufe dieses Zyklus variiert die Intensität der Sonne. Das Problem hier ist, dass es nicht genug von diesen Daten gibt. Sie decken nur fünf Sonnenzyklen ab.

Ein besseres Verständnis starker Sonnenstürme und ihre Auftretenshäufigkeit erfordert mehr Daten, die mehr Sonnenzyklen überspannen. In dieser neuen Studie gingen die Forscher weiter in der Zeit zurück. Sie betrachteten den geomagnetischen aa-Index, der von Stellen in Großbritannien und Australien, an gegenüberliegenden Enden der Erde stammt. Der aa-Index blendet das Hintergrundfeld der Erde aus und reicht 150 Jahre oder 14 Sonnenzyklen zurück. Er ist die längste, fast durchgehende Aufzeichnung der Veränderungen der Magnetfelder über die Erdoberfläche.

Oben: Eine Aurora Australis (Südpolarlicht), die höchstwahrscheinlich von einem koronalen Massenauswurf der Sonne am 24. Mai 2010 verursacht wurde, aufgenommen von der Internationalen Raumstation ISS. Bild: von der ISS Expedition 23 Crew

Das Team verwendete die Jahresdurchschnitte der obersten paar Prozent des aa-Index, um zu ihrer Schlussfolgerung zu kommen. Auf diese Weise fanden sie heraus, dass ein „schwerer“ Supersturm in 42 von 150 Jahren stattfand und die selteneren, aber stärkeren „großen“ Superstürme in 6 Jahren von 150. Das bedeutet, dass diese extremen Stürme einmal alle 25 Jahr stattfinden. Beispielsweise war der Sturm von 1989, der einen großen Stromausfall in Quebec verursachte, ein großer Sturm.

Vor ein paar Jahren gab es einen Beinahe-Treffer. Im Jahr 2012 ließ die Sonne einen außergewöhnlich großen und starken koronalen Massenauswurf los. Zu unserem Glück war die Erde nicht auf seinem Weg. Aber Daten zeigten, dass es ein Supersturm gewesen wäre, wenn er uns getroffen hätte.

Oben: Am 31. August 31 2012 brach ein langes Filament von Sonnenmaterial, das in der Sonnenatmosphäre, der Korona, geschwebt hatte, um 4:36 nachmittags EDT (östliche US-Sommerzeit) in den Weltraum aus. Der koronale Massenauswurf oder CME bewegte sich mit über 1500 Kilometern pro Sekunde. Er bewegte sich nicht direkt auf die Erde zu, stellte aber eine Verbindung zur magnetischen Umwelt der Erde, der Magnetosphäre, her und verursachte Polarlichter, die in der Nacht vom Montag dem 3. September erschienen. In das Bild oben ist eine Abbildung der Erde eingefügt, um die Größe des CME im Vergleich zu ihr zu zeigen. Bild: NASA/GSFC/SDO

Es gibt immer mehr Interesse an der Sonne und an dem Weltraumwetter, das sie in unsere Richtung schickt. So wie unsere Wirtschaft und unsere Lebensart immer abhängiger von Satelliten, Kommunikation und Stromnetzwerken wird, sind Regierungen und Behörden zu dem Verständnis gebracht worden, dass das Verständnis und die Vorhersage des Weltraumwetters eine Priorität ist.

Es gibt mehrere Raumsonden, die die Sonne zur Zeit studieren, einschließlich SOHO (Solar Heliospheric Observatory), SDO (Solar Dynamics Observatory) und der Parker Solar Probe. Diese Raumsonden vermehren unser Verständnis der Sonne und unsere Fähigkeit, diese gefährlichen Stürme vorherzusagen.

Als Ergänzung des Übersetzers noch ein paar Videos:

„The Truth about 2012 – Solar Storms“ von NASA Goddard:

„Massive Solar Storms“ von National Geographic:

„The Grid vs. The Next Big Solar Storm“ von Real Engineering:

„The Carrington Event: Earth’s Electronic Apocalypse“ von Simon Whistler:

„Our Sun Is Capable of Giant Superstorms 100x Carrington Event, New Study“ von Anton Petrov:

Siehe auch Superflares von Koh Xuan Yang.