Astronomie Endlich lassen sich Sonnenstürme voraussagen

Ein neuer Ansatz zur Vorhersage von Sonneneruptionen verspricht ein besseres Verständnis des Weltraumwetters. Japanische Wissenschaftler stellten ihr sogenanntes «Kappa-Schema», das Sonneneruptionen 20 Stunden im Voraus ankündigen kann, im Fachmagazin «Science» vor.

Ereignen sich auf unserem Zentralgestirn stärkere Sonneneruption (Flares) oder koronale Massenauswürfe (CME), bei denen sich sehr viele geladene Partikel mit grosser Geschwindigkeit von der Oberfläche lösen, hat das auch auf der Erde spürbare Auswirkungen.

Solche Sonnenstürme haben das Potenzial, Satellitensysteme – etwa zur Positionierung auf de Erde oder Rundfunksignale – erheblich zu stören oder das Funktionieren von Stromnetzen zu beeinträchtigen. Darüber hinaus gehen von rauem Weltraumwetter auch Gefahren für die Raumfahrt aus.

Geschehen derartige Auswürfe, dann dauert es nur wenige Minuten, bis die Verwerfungen im Bereich der Erde ankommen. Daher gibt es seit einigen Jahrzehnten Bestrebungen, solche Ereignisse möglichst frühzeitig zu erkennen oder vorherzusagen. Die Basis dafür bilden durchgehende Beobachtungen der Sonnenoberfläche von der Erde aus und aus dem erdnahen All.

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Trotz dieser eingehenden Betrachtung weiss man noch relativ wenig über die spezifischen Ausgangsbedingungen, die Flares auslösen. Das liegt vor allem daran, dass direkte Messungen der charakteristischen Veränderungen des Magnetfeldes in der Sonnenatmosphäre fehlen. Wissenschaftler müssen die dortige Abläufe also mittels Berechnungen rekonstruieren.

Der Doppelbogen als vorausweisender Indikator

Eine Voraussage aufgrund solcher Extrapolierung ist schwierig, die Genauigkeit von Prognosen entsprechend niedrig. Der neue Ansatz der japanischen Wissenschaftler basiert auf der Annahme, dass es ganz bestimmte Bedingungen für das Entstehen des Phänomens braucht. Dabei handelt es sich um eine Art magnetischen Doppelbogen, der sich von der Sonnenoberfläche wegbewegt, wenn das Magnetfeld instabil wird.

Werden hier bestimmte Grenzwerte überschritten, führt das in weiterer Folge zu jenen abrupten Umwälzungen in der betroffenen Region der Sonnenoberfläche, die in Sonneneruptionen und sogar in koronalen Massenauswürfen münden.

Dass das tatsächlich möglich ist, haben die Forscher anhand von Daten des von der Nasa betriebenen «Solar Dynamics Observatory» überprüft, das zwischen 2008 und 2019 Informationen über die Sonnenaktivität gesammelt hat. Es stellte sich heraus, dass mit dem «Kappa-Schema» die meisten grossen Ausbrüche bis zu 20 Stunden vor ihrem tatsächlichen Beginn entdeckt werden konnten.