Unsere Sonne ist ein beständiger und ewiger Begleiter. Zuverlässig wie eine Uhr ermöglicht uns ihr scheinbarer Lauf über den Himmel die Messung der Zeit. Die Sonne und ihre Bahn sind auch die Quelle der Jahreszeiten auf der Erde. Aber in vielerlei Hinsicht ist unsere Sonne alles andere als ruhig und unveränderlich.
Aus der Nähe zeigt sich die Sonne weitläufig Abwechslung und Aktivität. Helle Explosionen riefen Fackeln verursachen regelmäßig große Strahlungsausbrüche. Dunklere, kühlere Bereiche sogenannte Sonnenflecken entstehen, bewegen sich, verändern ihre Form und verschwinden. Die Sonne gibt auch in mächtigen Eruptionen, sogenannte Sonnenteilchenereignisse.
Diese Sonnenaktivität variiert mit der Zeit. Alle 11 Jahre erreicht es seinen Höhepunkt – und der nächste Höhepunkt war schon da Prognose für Juli 2025. Doch es sieht jetzt so aus, als würde dieses „Sonnenmaximum“ früher eintreffen als erwartet. Dieser Befund könnte zu einem besseren Verständnis unseres Wirtssterns führen.
Die Sonnenaktivität wirkt sich auch auf die Erde und die Technologie aus, auf die wir angewiesen sind. Sonnenpartikelereignisse können Satelliten lahmlegen und Stromnetze stören. Die Aktivität der Sonne, die sich auf unseren Planeten auswirkt, wird oft als „Weltraumwetter“ bezeichnet.
Das Timing ist wichtig
Damit wir Prognosen erstellen und uns vorbereiten können, brauchen wir ein gutes Regelwerk – ein wissenschaftliches Modell. Die NASA und die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration erstellen diese seit vielen Jahren.
Sie kombinieren eine Vielzahl von Methoden Sonnenaktivität vorhersagen. Dieser Ansatz ergab einen Termin für das nächste Sonnenmaximum (den Höhepunkt) im Juli 2025. Auch dieser Höhepunkt wurde als relativ schwach prognostiziert, ebenso wie das Maximum während des vorherigen Sonnenzyklus. Dies dauerte etwa von Dezember 2008 bis Dezember 2019, mit einem Höhepunkt im April 2014.
Allerdings ein alternative Prognose wurde von einem Team unter der Leitung des Nasa-Wissenschaftlers Robert Leamon und Scott McIntosh, stellvertretender Direktor am US-amerikanischen National Center for Atmospheric Research (NCAR), veröffentlicht. Sie sagen, dass der Höhepunkt des Zyklus ein Jahr früher, Mitte bis Ende 2024, erreicht wird und die Anzahl der Sonnenflecken doppelt so hoch sein wird wie die offizielle Vorhersage – ein Hinweis auf Aktivität. Sonnenbeobachtungen stützen derzeit diese alternative Vorhersage.
Interessant ist, dass viele Vorhersagemethoden auf der Messung der Länge eines Zyklus beruhen, gemessen am Minimum (niedrigsten Punkt) der Sonnenaktivität. Doch Leamon und McIntosh untersuchten die tatsächlichen Sonnenflecken und ihre magnetischen Eigenschaften genauer. Wenn ein Sonnenzyklus endet, geschieht dies nicht sofort. Es handelt sich um einen sanften Übergang, bei dem weniger Sonnenflecken mit magnetischen Eigenschaften erscheinen, die mit dem alten Zyklus verknüpft sind, und mehr, deren Eigenschaften mit dem neuen Zyklus verknüpft sind.
Diese aktuelle Vorhersage verwendet den Terminator – den Zeitpunkt, an dem der allerletzte Sonnenfleck des alten Zyklus verblasst ist –, um das Ende dieses Sonnenzyklus anzuzeigen. Dies kann zu unterschiedlichen Zeitpunkten für die Länge eines Zyklus führen. Zum Beispiel die letztes Minimum war Dezember 2019 Aber der Terminator ereignete sich tatsächlich im Dezember 2021. Die Forschungsgruppe war dann in der Lage, Vorhersagen dafür zu entwickeln, wie stark der bevorstehende Zyklus sein würde, indem er untersucht, wie lange der vorherige war.
In der Schusslinie
Aber was würde eine höhere Sonnenaktivität für uns bedeuten, wenn der Zyklus bald seinen Höhepunkt erreicht? Da die Sonne große Energiemengen in Form von Fackeln und anderen Ereignissen freisetzt, die Material in den Weltraum schleudern, Es besteht die Möglichkeit, dass einige davon die Erde treffen wenn wir in der Schusslinie sind. Glücklicherweise verfügt die Erde über einen eigenen magnetischen Schutzschild, der uns schützen kann.
Wenn Partikel und Magnetfelder der Sonne uns erreichen, interagieren sie zunächst mit dem Erdmagnetfeld, wodurch es erschüttert und gequetscht wird. Es zwingt auch Sonnenteilchen dazu, sich auf eine Weise zu bewegen, die durch die Magnetfelder der Erde vorgegeben wird. Dies fängt sie gewissermaßen ein und verhindert, dass sie die Erdoberfläche erreichen.
Obwohl uns der magnetische „Schutzschild“ der Erde einen gewissen Schutz bietet, beeinflusst uns die Sonnenaktivität dennoch. Beispiele hierfür sind die Nordlichter (oder Südlichter).. Diese entstehen, wenn Sonnenpartikel die hohe Atmosphäre erreichen und dort Atome „anregen“, wodurch sie in einen hohen Energiezustand übergehen. Wenn sich die Atome entspannen, emittieren sie Licht in verschiedenen Farben – zum Beispiel in Rot-, Grün- und Blautönen. Dieses atemberaubende Schauspiel lässt sich idealerweise näher an den Magnetpolen unseres Planeten betrachten.
Sonnenaktivität kann in den langen Übertragungsleitungen der Stromnetze zu Spannungsspitzen führen. Ein Beispiel war das 1989 Stromausfall in Quebec, Kanada.
Zu den weiteren Effekten gehört eine Änderung der Partikeldichte in der hohen Atmosphäre. Dies kann bei Geräten, die GPS verwenden, zu geringfügigen Fehlern führen. Es kann auch zu einer leichten Erwärmung unserer äußeren Atmosphäre führen, wodurch diese sich weiter in den Weltraum ausdehnt. Dadurch erhöht sich die Dicke der Atmosphäre für Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn.
Dies kann dazu führen, dass sie an Höhe verlieren und manchmal verbrennen. Ein solches Ereignis betraf eine Reihe neuer StarLink-Satelliten von SpaceX im Februar 2022 gestartet. Dieses Ereignis ereignete sich, als die Sonne etwa die Hälfte der Aktivität zeigte, die wir derzeit erleben.
Wenn die Sonnenaktivität stärker wird, ist es wahrscheinlicher, dass ein Sonnensturm uns trifft und elektrische Probleme bei den Satelliten verursacht. Diese Raumfahrzeuge müssen möglicherweise in den sogenannten „abgesicherten Modus“ versetzt werden, in dem viele Systeme abgeschaltet werden. Dadurch können sie den Sturm aussitzen.
Unsere Gesellschaft entwickelt sich ständig weiter und macht uns immer abhängiger von der elektrischen Infrastruktur. Wir weiten unsere Technologie auch auf den Weltraum aus – eine Technologie, die anfällig ist, wenn wir das Weltraumwetter und seine Quelle, die Sonne, nicht überwachen. Wenn wir wissen, was auf uns zukommt, können wir uns vorbereiten. Stromnetze werden so konzipiert, dass sie weniger anfällig für Überspannungen sind, und Satelliten werden so konzipiert, dass sie dem Weltraumwetter besser standhalten.
Aber wir brauchen ein tieferes Verständnis unseres Sterns. Experten halten bereits eine detailliertes Protokoll vergangener Beobachtungen und erweitern ständig ihre Möglichkeiten Beobachten Sie die Sonne und das Weltraumwetter mit Satelliten. Wir verbessern auch wissenschaftliche Modelle, mit denen wir die Sonnenaktivität vorhersagen können. Dieser aktuelle, überraschende Sonnenzyklus wird unsere Fähigkeit dazu verbessern.
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