Sonnenstürme

4. Welche Auswirkungen können Sonnenstürme auf der Erde haben?

Die Erde ist weitestgehend durch ihre Atmosphäre und ihr Magnetfeld vor Sonnenstürmen geschützt. Dieses führt eintreffende, geladene Teilchen in einem Abstand von etwa zehn Erdradien (70 000 Kilometern) um die Erde herum. Zusätzlich schirmt die Atmosphäre die Erdoberfläche ab. In großen Höhen und in den Polargebieten, wo die Feldlinien des Magnetfeldes stärker gegen die Erdoberfläche geneigt sind, ist dieser Schutz schwächer. Diese Regionen sind deshalb anfälliger für die Auswirkungen von Sonnenstürmen.

Besonders in Regionen hoher Breite können Sonnenstürme Polarlichter auslösen.

Polarlichter: Trifft die Plasmawolke auf das irdische Magnetfeld, wird dieses verformt. Dadurch werden elektrische Spannungen in der Atmosphäre induziert. Zudem werden die elektrisch geladenen Teilchen in der Magnetosphäre (dem Gebiet, das durch das Erdmagnetfeld geprägt wird) beschleunigt und können parallel zu den Feldlinien des Erdmagnetfeldes tiefer in die Erdatmosphäre eindringen. Dort stoßen sie auf das dichtere Atmosphärengas und regen - wie in einer Leuchtstoffröhre - einzelne Gasteilchen zum Leuchten an. Diese Leuchterscheinungen treten überwiegend in den Polargebieten auf. Starke Sonnenstürme können das Erdmagnetfeld jedoch so stark verformen, dass diese Prozesse auch in niedrigeren Breiten vorkommen und Polarlichter auch in Deutschland sichtbar werden.

Auswirkungen auf den Flugverkehr: Auch in einer typischen Reiseflughöhe von elf Kilometern sind Flugreisende weitestgehend durch das Magnetfeld der Erde vor einer deutlich erhöhten Strahlungsdosis geschützt. Da dieser Schutz in den Polarregionen schwächer ist und möglicherweise auch die Navigation beeinträchtigt ist, kann es sinnvoll sein, bei starken Sonnenstürmen Polarrouten vorsichtshalber zu meiden.

Auswirkungen auf Stromnetze: Auch in der Nähe des Erdbodens kann das Verformen des irdischen Magnetfeldes elektrische Feldstärken von mehreren Volt pro Kilometer induzieren. Zwar sind die Feldstärken deutlich geringer als solche, die etwa lokal bei einem Blitz auftreten. Da Stromleitungen zuweilen weite Strecken überbrücken, können sich in ihnen dadurch hohe Spannungen aufbauen und starke Ströme fließen. Diese können beispielsweise Transformatoren zerstören. Durch Folgefehler können weitere Teile des Stromnetzes ausfallen. Solche Effekte treten vor allem in hohen Breiten auf.

Auswirkungen auf Handynetze: Die Richtfunkstrecken der Handynetze sind kaum betroffen.

Auswirkungen auf Satelliten: Vor allem die hochenergetischen Teilchen eines Sonnensturms können die Funktionstüchtigkeit von Satelliten beeinträchtigen. Zum einen können die Teilchen die Sternensensoren blenden. Diese Sensoren machen bestimmte Sternbilder am Himmel aus und erlauben es dem Satelliten, sich gezielt auszurichten. Zum anderen können die Teilchen freie Ladungen in elektronischen Bauteilen des Bordcomputers erzeugen, so dass es zu Abstürzen der Software kommen kann. Dies lässt sich jedoch durch Ab- und Wiedereinschalten des Computers beheben. Die Solarzellen, welche den Satelliten mit Strom versorgen, und andere elektronische Bauteile können dauerhaft geschädigt werden. Die Solarzellen der Raumsonde SoHO der amerikanischen und europäischen Weltraumagenturen NASA und ESA etwa haben seit ihrem Start im Jahre 1995 durch Sonnenstürme etwa 25 Prozent ihrer Leistung eingebüßt. Zudem heizt die energiereiche Strahlung die äußersten Schichten der Erdatmosphäre auf. Als Folge dehnt sie sich aus - zum Teil bis zu den Umlaufbahnen einiger Satelliten. Diese werden durch den Wiedereintritt in die Atmosphäre abgebremst. Damit sie nicht abstürzen, muss gegengesteuert werden.

Während eines Weltraumspaziergangs sind Astronauten nicht ausreichend vor der hohen Strahlungsdosis, die bei einem starken Sonnensturm auftreten kann, geschützt.

Auswirkungen auf Astronauten: Astronauten sind außerhalb der Erdatmosphäre und des Erdmagnetfeldes nicht vor den Auswirkungen eines Sonnensturms geschützt. Bei starken Sonnenstürmen ist die Strahlungsdosis selbst im Inneren einer Raumsonde hoch; bei Weltraumspaziergängen kann sie lebensgefährlich sein. Besonders bei möglichen, zukünftigen bemannten Weltraummissionen zum Mond oder zum Mars stellen Sonnenstürme eine ernste Gefahr dar.

Auswirkungen auf das GPS: Besonders in höheren Breiten bewirken Sonnenstürme, dass die Erdatmosphäre in etwa 100 bis 150 Kilometern Höhe stärker als sonst ionisiert wird. Die Kommunikationssignale der GPS-Satelliten, die auf ihrem Weg zu unseren GPS-Geräten diese Schicht durchqueren müssen, werden dadurch geringfügig verzögert. Da die GPS-Geräte ihren Standort aus der Laufzeit dieses Signals ermitteln, kann es zu Fehlberechnungen kommen.

Zur Redakteursansicht