Neben dem regulären Wetter, das von Hoch- und Tiefdruckgebieten bestimmt wird, ist eine weitere Form des Wetters unter Umständen relevant für die Lebensumstände auf der Erde: das sogenannte Weltraumwetter. Hierbei werden Phänomene beobachtet, die die Erdatmosphäre von außen beeinflussen und beeinträchtigen können. Eines der bekanntesten Phänomene aus diesem Gebiet der Wissenschaft sind Sonnenstürme.

Sonnenstürme – ein häufiges Vorkommnis

Genau genommen handelt es sich bei Sonnenstürmen nicht um Stürme im eigentlichen Sinne. Vielmehr ist der Begriff „Sonnensturm“ ein nicht wissenschaftlicher Begriff für magnetische Stürme, die sich dadurch auszeichnen, dass das Magnetfeld der Erde, die sogenannte Magnetosphäre, durch sie in Mitleidenschaft gezogen wird. Diese magnetischen Stürme werden häufig durch Sonneneruptionen ausgelöst. Diese Eruptionen auf der heißen Oberfläche der Sonne treten in einem Zyklus von etwa 11 Jahren mal selten, mal besonders häufig auf.

Der Ablauf einer Sonneneruption ist recht einfach zu verstehen und hat mit den Sonnenflecken zu tun. Als Sonnenfleck wird eine dunkle Stelle an der Oberfläche der Sonne bezeichnet, die mit speziellen Filtern sogar von der Erde aus sichtbar ist. Ein solcher Sonnenfleck ist aufgebaut wie eine Fackel und entsteht seinerseits ebenfalls durch Unregelmäßigkeiten im Magnetfeld. Ein Sonnenfleck kann mehrere Tausend Kilometer groß sein – dies erklärt die Heftigkeit mancher magnetischer Stürme. Diese Stürme entstehen, wenn sich durch den Sonnenfleck Magnetlinien neu verbinden und dadurch Partikel ins All geschleudert werden. Durch den Sonnenwind werden diese Teilchen nun in Richtung Erde getragen, was schon mal mehrere Tage dauern kann. Wenn die Partikel schließlich die Magnetosphäre, also das Magnetfeld, der Erde erreichen und darauf treffen, schwächen sie dieses deutlich. Das klingt zunächst harmlos, kann aber erhebliche und deutlich wahrnehmbare Folgen haben.

Mögliche Folgen magnetischer Stürme

Ein magnetischer Sturm, der auf das Magnetfeld der Erde trifft, bringt dieses in Ungleichgewicht. Das magnetische Feld wird abgeschwächt, kosmische Strahlung dringt verstärkt zur Erde durch. Zwar ist der Mensch tendenziell ständig einer schwachen kosmischen Strahlung ausgesetzt, diese gilt aber als unbedenklich. Verstärkt sich die Strahlung aus dem All, kann beispielsweise das Erbgut geschädigt werden – Zellen können absterben oder mutieren. Als besonders gefährdet für solche Strahlenschäden gelten Menschen, die sich während eines starken magnetischen Sturms in großer Höhe befinden, also beispielsweise in einem Flugzeug.

Doch die kosmische Strahlung kann nicht nur den Menschen beeinträchtigen, sondern auch starke Auswirkungen auf die Technik haben. So kann es im Zuge von Sonnenstürmen dazu kommen, dass Stromnetze ausfallen oder Störungen aufweisen. Der Funkverkehr kann ebenfalls auf die Magnetstürme reagieren. Auch Computernetze sind anfällig für die Beeinträchtigung von Stürmen, die durch Sonneneruptionen ausgelöst werden. Doch es gibt auch eine positive und durchaus schöne Folge von Sonnenstürmen, und zwar die allseits bekannten Polarlichter.

Polarlichter – sichtbare Folgen kosmischer Stürme

Wenn magnetisch geladene Teilchen auf die Magnetosphäre der Erde auftreffen, werden sie durch diese „automatisch“ zu den beiden Polen, also dem Nordpol und dem Südpol, gelenkt. Dort treten sie in die Atmosphäre ein und treffen dort auf Luftmoleküle. Die Energie, die durch dieses Aufeinandertreffen entsteht, regt die Moleküle dazu an, eine gewisse Leuchtkraft zu entwickeln und Licht auszusenden. Dieses Licht wird auf der Erde als Polarlicht wahrgenommen. Je nachdem, in welcher Schicht der Atmosphäre das Phänomen auftritt, können die Lichter unterschiedliche Farben haben. Das sehr häufige, grüne Licht entsteht durch die Reaktion der Magnetpartikel mit Sauerstoff auf circa 100 Kilometern Höhe. Wird die Reaktion schon in 200 Kilometern Höhe ausgelöst, erstrahlen die Polarlichter rot. Auch Violett- und Blautöne sind möglich.

Polarlichter werden aufgrund der oben beschriebenen Umlenkung meist an den Polen gesichtet, können je nach Stärke der Sonnenaktivität aber auch andernorts auftreten. Außerdem werden sie meist während der Wintermonate gesichtet. Ihre Häufigkeit hängt de facto aber nicht vom Jahreszyklus der Erde, sondern vom elfjährigen Aktivitätszyklus der Sonne ab. Zuletzt hatte diese 2012 ihr Maximum erreicht.

Bekannte Sonnenstürme und ihre Auswirkungen

Der bisher stärkste bekannte Sonnensturm ereignete sich im Jahr 1859. Damals wurden derart starke Phänomene beobachtet, dass von einer extrem hohen Strahlkraft der Sonneneruption ausgegangen werden musste. In Südeuropa sowie Südamerika waren Polarlichter zu sehen, das Telegrafennetz wurde so stark beschädigt, dass es teils sogar zu Funkenflug kam. Es wurde sogar berichtet, dass mancherorts Papier in Flammen aufging. Ein Sonnensturm von dieser Stärke konnte seitdem nicht wieder beobachtet werden. Seit dem bekannten Vorfall gab es dennoch einige magnetische Stürme, die nachweisliche Konsequenzen nach sich zogen. So wurde bei einem Sonnensturm im Jahr 2011 vor einem möglichen Ausfall des für Navigationsgeräte wichtigen Systems GPS gewarnt. 2003 wurden wegen sehr starker Sonnenaktivitäten gar Flüge ausgesetzt und in der schwedischen Stadt Malmö kam es zu einem Stromausfall.

Nach dem Jahr 2012 geht die Aktivität der Sonne erst einmal wieder zurück und es ist statistisch gesehen nicht mit sehr starken magnetischen Stürmen zu rechnen – Ausnahmen können jedoch immer vorkommen. Wenn Ereignisse auf der Sonnenoberfläche beobachtet werden, die auf das Aufziehen eines Sonnensturmes hindeuten, wird normalerweise sehr schnell eine umfassende „Weltraumwetterwarnung“ herausgegeben, sodass man sich auf eventuelle Netzstörungen sowie Flugausfälle vorbereiten kann.