Grewi-Spezial: Was Bringt Die Sonnensturm?
Sonneneruption die Stärke X1,6 am 10 September 2014, hier als extrem heller Blitz hinein ultravioletten Lichtspektrum sichtbar. (Vergrößern HIER) | Copyright/Quelle: NASA/SDO
Saarbrücken (Deutschland) - Während Sie diesen Text lesen, zusammenkommen die ersten Ausläufer zweier Sonnenstürme auf unsere Erde, die am 9. September von einer von einer mittelschweren und am Tag darauf von einer starken Sonneneruption die Stärke X1,6 aus die aktiven Sonnenfleckenregion AR2158 als sogenannte koronale Massenauswürfe (KMA) in Richtung Erdboden geschleudert wurden (...wir berichteten). Wie wirkt sich selbst beliebig solcher Sonnensturm auf uns Menschen aus und welche Konsequenzen kann er auf unsere technischen Netzwerke haben?
Biologische Auswirkungen eines Sonnensturms auf das Leben auf die Erdoberfläche
Durch die Erdatmosphäre und das planetare Magnetfeld ist unsere Wandelstern und das Leben darauf eigentlich vor den Auswirkungen eines Sonnensturms nett geschützt. Während das irdische Magnetfeld die von diesem Sonnensturm mitgeführten geladenen Teilchen in einen großen Distanz von bis zu zehn Erdradien (rund 70.000 Kilometer) um die Erdboden herum- und sozusagen abführt, bietet die Erdatmosphäre zusätzlichen Schutz für die Oberfläche.
Auswirkungen eines Sonnensturms auf Piloten, Astronauten und Flugverkehr
Allerdings nimmt dieser Schutz mit zunehmender Höhe und schwächerer Erdatmosphäre ab. Menschen, die sich selbst daher etwa in Flugzeugen, Raketen oder Raumstationen wie die ISS befinden, die in rund 400 Kilometern Höhe die Erdboden eingeschaltet die Grenze zum Sonnensystem umkreist, sind daher durchaus einer stärkeren Strahlungsbelastung ausgesetzt.
Archiv: Der russische Kosmonaut Sergei Rjasanski bei einem Außeneinsatz eingeschaltet die ISS- | Copyright: NASA
Außeneinsätze, sogenannte Weltraumspaziergänge, können während eines die Erdboden treffenden Sonnensturms lebensgefährlich sein. Menschen außerhalb die Erdatmosphäre und des Erdmagnetfeldes - etwa auf zukünftigen Weltraummissionen zum Mond, zum Mars oder zu Asteroiden - wären nicht mehr durch das System Erdboden geschützt und bedürfen eigens Konzipierte Abschirm- und Schutzsysteme.
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Während Flugzeuge aufgrund die rund 11.000 Metern Flughöhe normalerweise auch noch ausreichend vor die erhöhten Strahlungen geschützt sind, ist dieser Schutz etwa über den Polregionen schon spürbar schwächer. Da zudem hier während eines Sonnensturms auch mit stärkeren Beeinträchtigungen von Funk und Navigationssignalen gerechnet werden muss, sollten derartige Flugrouten während eines aktiv sich selbst auswirkenden Sonnensturms gemieden werden.
Auswirkungen auf technische Geräte
Die eigentliche Risiko eines schweren Sonnensturms liegt daher weniger in seinen direkten Auswirkungen auf uns Menschen und das Leben auf die Erdoberfläche sondern darin, wie er sich selbst auf technische Ausstattung und Netzwerke auswirkt. Hatten daher selbst schwere Sonnenstürme daher in die vortechnisierten Zeit nur geringe Auswirkungen und den schön anzuschauenden Nebeneffekt starker Polarlichtaktivität (s. unten), so stellt beliebig schwerer, die Erdboden treffender Sonnensturm durchaus eine große Risiko für unsere technologisierte und von den modernen Technologien etwa gänzlich abhängende Zivilisation dar.
Viele dieser Auswirkungen und Zusammenhänge sind uns meist überhaupt nicht bewusst.
Satelliten und Weltraumobservatorien
Durch die hochenergetisieten Partikel, die die Sonnensturm mit sich selbst führt, kann es während eines solchen Sturms zu Beeinträchtigungen und Beschädigungen die Sensorik, Technik, Soft- und Hardware (bspw. Solarpanele) eingeschaltet Bord von die Erdboden umkreisenden Satelliten kommen. Da diese die unterschiedlichsten Funktionen übernehmen - vom Weltraumobservatorium bis hin zur Schiffahrt und Kommunikation - können solche Beeinträchtigungen gravierende Auswirkungen auf die von diesen Technologien abhängigen Systeme und Abläufe haben.
Da sich selbst während eines wirkenden Sonnensturms auch die äußersten Schichten die Erdatmosphäre aufwärmen, dehnt diese sich selbst aus und kann so auch die Umlaufbahnen einiger Satelliten und Sonden erreichen, wodurch diese sozusagen einen ungewollten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre geschickt und hinein besten Sturz abgebremst werden und nachgesteuert werden müssen.
Grafische Darstellung die GPS-Satelliten. | Copyright: NOAA
GPS-Navigation
Neben direkten Auswirkungen auf die Satelliten selbst werden die oberen Atmosphärenschichten in 100 bis 150 Kilometern Höhe stärker als standardmäßig ionisiert. Dadurch werden die Signale die GPS-Satelliten auf ihrem Weg zur Erdoberfläche und somit zu den unterschiedlichen Empfangsgeräten verzögert, wodurch es zu Fehlermittlungen die jeweiligen Positionen kommen kann. Die möglichen Auswirkungen dieser Verzögerungen sind vielfältig und von den jeweils von diesen System abhängigen Abläufen abhängig.
Strom- und Energienetzwerke
Durch die während eines Sonnensturms eintretende Verformung des Erdmagnetfeldes, können zumal starke Sonnenstürme auch auf die Erdoberfläche zu Feldstärken von mehren Volt pro Kilometer führen. Da genau Überlandleitungen große Strecken überbrücken, können solche hinein Vergleiche zu einem Blitzschlag noch vergleichsweise geringen Feldstärken hohe Spannungen einrichten und während dessen starke elektrische Ströme fließen. Auf diese Gattung können zwischen anderem die für die Übertragung und Umwandlung notwendigen Transformatoren beschädigt und zerstört werden. Kommt es in Effekt solcher Ausfälle dann zu Kettenreaktionen die großteils weitflächig vernetzten Stromleitungen (wie etwa hinein sog. Europäischen Verbundsystem), kann dies um Ausfall, einem sogenannten Blackout, großer Teile des Stromnetzwerks kommen.
Grafische Übersicht die europäischen Verbundsysteme. | Quelle: ElectricityUCTE
Zwar können Transformatoren in die Regel ausgetauscht und repariert werden, doch liegt das Schwierigkeit auch hier hinein Detail, wenn auch die Reparaturen von für uns eigentlich standardmäßig gewordenen Abläufen und Technologien abhängen, die vom Sonnensturm betroffen und geschädigt werden können. Denken Sie einmal alleine jede Konsequenzen durch, die beliebig Stromausfall für Ihren Alltag und den Unternehmen ihres eigenen Haushalts haben würde...
In einer 132-seitigen Studie von 2009 beschreibt die NASA ausführlich, wie unsere moderne und hochtechnologisierte Welt von einem schweren erdgerichteten Sonnensturm beeinflusst werden könnte, sollte sich selbst dieser mit die maximal zu erwartenden Gewalt auswirken.
Auch die Experten die NASA ansehen die Hauptgefahr, die von den solaren Stürmen ausginge, in die Risiko für die irdischen Energieversorgungsnetzwerke, von denen wiederum beliebig Großteil die Infrastrukturen unseres täglichen Lebens abhängt. So könnten elektrische Streuströme das Kupfer in Trafowicklungen von Stromverteilerstationen zum Schmelzen bringen, zumal die Überlandleitungen wie weitläufige Antennen wirken und die Ströme über weite Gebiete verteilen können.
Die Sonne am 10./11. September 2014. | Copyright: NASA
Die bislang gravierendste Auswirkungen eines Sonnensturms auf das irdische Energienetz wurden 1859 - als jede Telegraphen-Verbindungen durchbrannten - und 1989 in Kanada registriert, als mehr als sechs Millionen Menschen für mehr als neun Stunden ohne Strom waren. Durch die weitläufige Verknüpfung unterschiedlicher lokaler und internationaler Stromleitungsnetzwerke, sei das heutige Energieverteilungssystem so störungsgefährdet wie nie zuvor. Somit, so die Bericht, ist eine weitflächige Kettenreaktion derzeit mehr als wahrscheinlich.
Die Experten schätzen, dass alleine in den Vereinigte Staaten rund 130 Millionen Menschen von einem derartigen Stromausfall betroffen sein könnten. Doch die Verlust des elektrischen Stroms aus die Steckdose sei nur die Beginn - hätte er doch auch gravierende Auswirkungen auf jede davon abhängigen infrastrukturellen Einrichtungen:
So wären die zwischen anderem die Wasseraufbereitung, Radio-, TV- und Kommunikationsnetzwerke, Satelliten, das GPS-System und die Versorgung mit Nahrungsmitteln, Medikamenten, Heizwärme, Kühlkälte, Kraftstoffen und die Abwasserentsorgung betroffen. Die übergreifenden Abhängigkeitsverhältnisse die einzelnen Faktoren würden es hinzu erschweren, die Stromversorgung wieder in Gang zu bringen, wenn es etwa unmöglich wäre, Generatoren ohne Wasser wieder in Gang zu bringen. (...wir berichteten)
Polarlichter
Während daher von einem schweren Sonnensturm durchaus große Gefahren ausgehen können, sorgt die Plasmawolke, wenn sie auf das Magnetfeld die Erdboden trifft, zugleich dennoch auch für eines die faszinierendsten und schönsten Phänomene am Himmel: Polarlichter.
Diese Entstehen, wenn durch die Verformung des Erdmagnetfeldes elektrische Spannungen in die Erdatmosphäre induziert werden, und durch elektrische geladene Teilchen in die sogenannten Magnetosphäre - jenem Gebiet also, das vom Erdmagnetfeld geprägt wird. Hier werden die Teilchen des Sonnensturms beschleunigt und können parallel zu den Feldlinien des irdischen Magnetfeldes tiefer in die Erdatmosphäre eindringen, wo sie auf das dichtere Atmosphärengas stecken und hierbei - wie in einer Leuchtstoffröhre - Gasteilchen zum Leuchten anregen.
Energetisches Nordlicht über Finnland. | Copyright: JensPaulus.com
Während Polarlichter (Nord- und Südlicht bzw. Aurora borealis und Aurora australis), wie die Eigenname schon sagt, überwiegend über den Polargebieten und den nördlichen Breitengraden auftreten, können durch die starke Verformung des Erdmagnetfeldes diese Lichter auch mit zunehmender Stärke auch Richtung Äquator wandern und dann auch in mittleren bis hin zu südlichen Regionen beobachtet werden.
Weltraummeteorologen erwarten, dass in Effekt des aktuellen Sonnensturms Polarlichter schon in die kommenden Nachtzeit (Freitag auf Samstag) bis später Mitteldeutschland hinunter und möglicherweise sogar darüber hinaus sichtbar werden könnten.
Für Polarlichtfreunde in Mitteleuropa gilt, dass es eine Stärke geomagnetischer Stürme vom mindestens 5 auf die sogenannten Kp-Index-Skala benötigt, die die Stärke die Magnetfeldschwankungen anzeigt. Ab diesem Wert sind Polarlichtsichtungen etwa über Norddeutschland möglich. Je höher die Kp-Index steigt, desto höher wird auch die Wahrscheinlichkeit, Polarlichter auch in Mittel- und Süddeutschland beobachten zu können. Normalerweise ist dies ab Kp-Werten von über 6 möglich und bei einem Kp-Wert von 9 sogar wahrscheinlich. Derzeit liegt die Kp-Wert noch bei 4. Den jeweils aktuellen Kp-Wert (Planetary K-index) entdecken Sie u.a. HIER
Eine weitere Grundvoraussetzung für die Beobachtung die aktuell vorhergesagten Nordlichter ist natürlich auch beliebig möglichst wolkenloser Nachthimmel. Leider sieht es diesbezüglich jedoch für weite Teile Deutschlands nicht tatsächlich nett aus. Lediglich in Nordwestdeutschland und sogar hinein Saarland "könnte" man Glück haben. Aber auch in anderen Landesteilen sollte man zumindest später möglichen Wolkenlöchern Ausschau halten, um nicht vielleicht doch noch etwas zu verpassen.
Wahrscheinlichkeit eines klaren Himmels bei Ankunft des Sonnensturms . Quelle: facebook.com/WetterFuerHagen
Tatsächlich wurden dennoch auch schon am heutigen frühen Vormittag Nordlichter u.a. von Kiel aus fotografiert. Für das Auge sichtbar waren diese Lichter jedoch kaum, sondern konnten nur durch mit speziellen Kameraeinstellungen abgebildet und sichtbar gemacht werden. Im Online-Forum die AKM e.V. tauschen sich selbst derzeit Polarlichtfreunde über den aktuellen Stand und aktuelle Sichtungen, und geeigneten Beobachtungsstandpunkte aus.
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Sonnensturm: NASA-Studie über soziale und ökonomische Auswirkungen einer Super-Sonneneruption 23. Jänner 2009
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Quellen: NASA, mpg.de, sonnen-sturm.info
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