Sonnenstürme: Wie die Sonne der Erde gefährlich wird

Ein Sonnensturm kann auf der Erde große Schäden anrichten und auch Satelliten beeinträchtigen. Wie die Sonne der Erde gefährlich wird und was die Forschung dagegen tut.

Frankfurt – Blickt man an einem sonnigen Tag zum Himmel, kann man es sich kaum vorstellen: die Sonne, ein Garant des Lebens auf der Erde, kann für die Erde gefährlich sein. Sie durchläuft einen 11-jährigen Aktivitätszyklus, in dessen Verlauf sich ihre Aktivität bis zum solaren Maximum steigert und dann wieder verringert. Ist die Sonne aktiv, sind an der Oberfläche der Sonne vermehrt Sonnenflecken zu sehen, außerdem schleudert die Sonne in heftigen Eruptionen Materie von sich weg. Bei diesen sogenannten koronalen Masseauswürfen (CMEs) werden geladene Teilchen von der Sonne ausgestoßen, die als Sonnensturm durchs Weltall rasen.

Gelegentlich trifft ein solcher Sonnensturm die Erde und interagiert mit dem irdischen Magnetfeld – deshalb ist auch der Begriff geomagnetischer Sturm gängig. Im besten Fall entstehen dann an den Polen farbenprächtige Polarlichter – im schlimmsten Fall können Sonnenstürme „auf der Erde und im erdnahen Weltraum zu erheblichen Störungen bis hin zum Ausfall kritischer Infrastrukturen führen“, erklärt der Astrophysiker Dr. Volker Bothmer, der am Institut für Astrophysik der Universität Göttingen forscht. Besonders Kommunikations- und Navigationssysteme, Stromnetze, Ölleitungen, elektronische Systeme von Raumsonden und die damit verbundenen Strukturen wie die globale Vernetzung durch das Internet oder die Trinkwasserversorgung seien davon betroffen. Aber auch für Astronaut:innen und Flugpersonal sieht Bothmer Risiken: Sie sind erhöhter Strahlung ausgesetzt.

„Wir wissen, dass auch stärkere Atmosphärenreibung bei erhöhter Sonnenaktivität zum Höhenverlust von Satelliten führt“, erklärt der Astrophysiker. Dieses Phänomen hat kürzlich das private Raumfahrtunternehmen SpaceX von Elon Musk zu spüren bekommen: 40 Satelliten der „Starlink“-Konstellation des Unternehmens wurden von den Auswirkungen eines Sonnensturms zerstört. Eine Partikelwolke von der Sonne, die die Erde erreichte, sorgte dafür, dass die obere Atmosphäre sich aufheizte und sich der Luftwiderstand vorübergehend erhöhte.

Schlechtes Timing für die „Starlink“-Satelliten: Die waren gerade erst gestartet und befanden sich noch in einer sehr niedrigen Erdumlaufbahn, in einer Höhe von etwa 210 Kilometern. SpaceX testet die Satelliten in der Regel in dieser Höhe – „Starlinks“, die nicht funktionieren, können so gleich wieder zum Absturz gebracht werden, während die Umlaufbahn funktionsfähiger Satelliten angehoben wird. 40 von 49 Satelliten konnten gegen den erhöhten Luftwiderstand nichts ausrichten und stürzten ab oder werden in der nächsten Zeit abstürzen, wie SpaceX mitteilte.

Es war das erste Mal, dass Satelliten derart massiv von einem Sonnensturm beeinträchtigt wurden – doch es könnte nicht das letzte Mal gewesen sein. Der aktuelle Sonnenzyklus hat gerade erst begonnen, sein Maximum wird für 2025 erwartet. Was auf der Erde passieren kann, wenn sie von einem massiven Sonnensturm getroffen wird, zeigt ein Blick in die Vergangenheit: 1859 traf der größte wissenschaftlich beobachtete Sonnensturm die Erde, bekannt ist er heute als Carrington-Ereignis. Damals waren Polarlichter – die in der Regel eher im Norden zu sehen sind – bis weit in den Süden, in Rom und auf Hawaii, zu sehen. Besonders in Mitleidenschaft gezogen wurden damals Telegrafenleitungen, die Funken schlugen und Papier in Brand setzten.