Sonnenstürme

Grazer Forscher berechnen den richtigen Kurs

27.05.2015 09:53

Weiträumig lahmgelegte Stromnetze und gestörte Signale in Satellitennavigation und -kommunikationssystemen gehören zu den gefürchteten Folgen von Sonnenstürmen - wenn sie tatsächlich die Erde treffen. Forscher vom Grazer Institut für Weltraumforschung haben nun ein Modell erstellt, das die Ablenkung der ursprünglichen Ausrichtung von Sonnenstürmen erklärt und besser berechenbar macht.

Sonnenstürme sind explosive Massenauswürfe aus der äußersten Schicht der Sonne (sogenannte Coronal Mass Ejections, kurz CME), die das Magnetfeld der Erde massiv stören und Millionenschäden anrichten können. Transformatoren, Kraftwerke und Funkverkehr können von den Turbulenzen im "Weltraumwetter" in Mitleidenschaft gezogen werden.

"Verglichen mit dem Erdwetter sind CME die Hurricanes des Weltraumwetters", schildert Christian Möstl vom Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Sie entstehen durch Instabilitäten in den starken Magnetfeldern der Sonnenflecken auf der Oberfläche des Sterns. Mit Geschwindigkeiten von 2.500 Kilometern pro Sekunde und darüber hinaus brauchen sie zwischen 14 Stunden und fünf Tagen für die Entfernung der Sonne zur Erde.

Forscher arbeiten an exaktem Frühwarnsystem
Weltweit arbeiten Experten daher daran, für Sonnenstürme, bei denen große Mengen geladener Plasmateilchen in den Weltraum geschleudert werden, ein exaktes Frühwarnsystem zu erstellen. Eine wichtige Voraussetzung für zuverlässige Vorhersagen wäre es, so rasch als möglich die exakte Richtung zu erkennen, die der Sturm nimmt.

Möstls Team und seine internationalen Kollegen haben ein Modell erstellt, das erklärt, warum Sonnenstürme, die ursprünglich auf die Erde ausgerichtet waren, diese dann doch verfehlen können. Gelungen ist das "Ellipse-Evolution-Modell" mit der Analyse eines prognostizierten Super-Sonnensturms vom 7. Jänner 2014: Der starke elektromagnetische Sturm raste damals glücklicherweise an der Erde vorbei und die geomagnetischen Störungen blieben unerheblich - obwohl Schlimmeres vorhergesagt worden war.

"Wir wollten verstehen, warum der Sonnensturm keine Auswirkungen auf die Erde hatte", erzählt Möstl. Die Forscher konnten auf Daten aus sieben Raumsonden zurückgreifen und den Weg von der Sonne bis zur Erde verfolgen. "Wir hatten Glück, weil damals die beiden NASA 'Stereo'-Sonden in Kombination mit den Daten des Sonnensatelliten SOHO einen 360-Grad-Rundumblick auf die Sonne ermöglicht hatten", sagt der Forscher.

Sonnensturm wird durch Magnetfelder abgelenkt
"Wir haben erkennen können, dass die Ablenkung der ursprünglichen Ausrichtung der Sonnensturm-Unwetterfront noch während der Eruption passiert", schildert Möstl. Als Ursache machten die Forscher weitere starke Magnetfelder in der Nähe der Quellregion aus: "Der Sonnensturm bewegt sich in einem Umfeld aus Magnetfeldern: Sind sie stark genug, können sie ihn von der ursprünglichen Ausrichtung stark wegrücken", erklärt der Grazer Weltraumwissenschafter.

"Und wir haben festgestellt, dass der Grad der Ablenkung definitiv doppelt so hoch sein kann, als bisher gedacht. Im vorliegenden Fall lag sie bei beinahe 40 Grad longitudinal zur Ursprungsregion", betont Möstl. Die Details der Studie wurden in der jüngsten Ausgabe von "Nature Communications" publiziert. Die Ergebnisse mündeten in ein Modell, das künftig zu besseren Vorhersagen zur Ausrichtung der CME und der damit zu erwartenden Folgen für die Erde führen soll.