Sonnenstürme und ihre Bedrohung für die Erde

Unabhängig von der insgesamt niedrigeren Protonendichte in der Erdumlaufbahn werden Sonnenstürme häufiger und wahrscheinlich verheerender werden. Diese Sonnenstürme verursachen auf verschiedene Weise Chaos in der Umlaufbahn. Die plötzliche Erwärmung der Atmosphäre, wenn ein koronaler Massenauswurf auftrifft, verdickt das Gas um die Erde und erhöht den Widerstand, dem Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen ausgesetzt sind. Infolgedessen verlieren diese Satelliten an Höhe und müssen mit ihren Triebwerken zurücksteuern oder riskieren ein frühes Ende. (Von Jason Mason)

Ein solcher starker Sonnensturm traf die Erde im Mai letzten Jahres und verursachte eine Massenmigration von Satelliten. Tausende von Raumfahrzeugen verloren gleichzeitig an Höhe, was die Betreiber zwang, sie wieder in höhere Umlaufbahnen zu bringen, um die Missionen zu retten. Während dieser chaotischen Phase, so die Autoren einer Studie, war das Risiko orbitaler Kollisionen außergewöhnlich hoch, da die Betreiber nicht die Zeit hatten, Satelliten mit der gleichen Sorgfalt zu berechnen, wie sie es normalerweise tun würden. Wir haben seit dem letzten Gleissberg-Maximum eine enorme Menge an Technologie aufgebaut, einschließlich Satelliten und Stromnetzen, die nun in Gefahr sind.

Trotz entscheidender Fortschritte in der Sonnenphysik gibt es noch viele Unbekannte bezüglich der Sonnenzyklen und der Mechanismen, die hinter der Produktion von koronalen Massenauswürfen (CMEs) und Sonnenflares stehen. Während wir verstehen, dass Sonnenflares und CMEs mit dem Magnetfeld der Sonne zusammenhängen, sind die genauen Mechanismen, die diese Ereignisse auslösen, nicht verstanden. Die Prozesse, die zur plötzlichen Freisetzung von Energie in Flares und zur Ausstoßung von Materie in CMEs führen, sind weiterhin Gegenstand aktiver Forschung und konnten bislang nicht ermittelt werden. Der 11-jährige Sonnenzyklus ist durch Phasen von Sonnenmaximum und Sonnenminimum gekennzeichnet, aber die Gründe für Variationen in der Intensität und Dauer dieser Zyklen sind nicht bekannt. Faktoren, die die Stärke einzelner Zyklen beeinflussen, wie der Gleissberg-Zyklus, sind nach wie vor nicht verstanden.

Während wir wissen, dass CMEs und Sonnenflares die Magnetosphäre und Atmosphäre der Erde beeinflussen können, sind die spezifischen Auswirkungen auf Technologie, Klima und biologische Systeme weiterhin Gegenstand von Studien. Das Ausmaß dieser Effekte kann je nach Orientierung und Intensität der solaren Ereignisse stark variieren. Die genaue Vorhersage, wann und wo Sonnenflares und CMEs auftreten werden und welche potenziellen Auswirkungen sie haben, bleibt eine große Herausforderung. Auch das langfristige Verhalten von Sonnenzyklen und ihre Beziehung zu Klimaveränderungen und anderen Phänomenen ist ein Bereich fortlaufender Forschung. Zu verstehen, wie solare Aktivität das Klima der Erde über längere Zeiträume beeinflusst, ist komplex und nicht aufgeklärt.

Die NASA überwacht weiterhin eine seltsame Anomalie im Erdmagnetfeld: Eine riesige Region mit niedrigerer magnetischer Intensität über dem Planeten, die sich zwischen Südamerika und Südwestafrika erstreckt. Dieses weitreichende, sich entwickelnde Phänomen, das als Südatlantische Anomalie (SAA) bezeichnet wird, hat Wissenschaftler seit Jahren fasziniert. Die Satelliten und Raumfahrzeuge der Raumfahrtbehörden sind besonders anfällig für das geschwächte Magnetfeld innerhalb der Anomalie und die daraus resultierende Exposition gegenüber geladenen Partikeln von der Sonne.

Die reduzierte Magnetfeldstärke innerhalb der Anomalie zeigt, dass technologische Systeme an Bord von Satelliten sich kurzschließen und Fehlfunktionen aufweisen können, wenn sie von hochenergetischen Protonen getroffen werden, die von der Sonne stammen. Obwohl es noch viele Aspekte gibt, die Wissenschaftler über die Anomalie und ihre Auswirkungen nicht verstehen, liefern neue Erkenntnisse kontinuierlich mehr Einblicke in dieses seltsame Phänomen.

Die Südatlantische Anomalie weist hohe Strahlungsniveaus auf, da der größte innere Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde seine minimale Oberflächendistanz in dieser geografischen Region einnimmt. Der Anomaliepunkt schwächt das Magnetfeld der Erde, sodass kosmische Strahlung in erhöhtem Maße durch den Raum eindringt. Forscher beobachten dieses schnell wachsende Phänomen genau, da es ein weltweites Risiko für technologische Operationen darstellt. Die wachsende Größe der Anomalie weckt Bedenken hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Geräte im Weltraum und am Boden. Das zunehmende Wachstum der Anomalie stellt eine wachsende Bedrohung für Satelliten dar und könnte potenziell schwerwiegende Probleme für Kommunikationssysteme und Stromnetze verursachen.

Aufgrund des sich abschwächenden Magnetfelds der Erde, das mit der Anomalie verbunden ist, wird die Erde voraussichtlich anfälliger für Sonnenstürme und andere Weltraumwetterereignisse. Wenn solche Ereignisse künftig auftreten, zeigen Stromnetze, Navigationssysteme und Kommunikationsnetzwerke eine starke Anfälligkeit. Die SAA, die bis in eine Höhe von etwa 200 Kilometern reicht, ist der Bereich, in dem der innere Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde der Oberfläche des Planeten am nächsten kommt. Aufgrund ihrer Nähe können energetische Partikel in die Atmosphäre eindringen und Raumfahrzeuge und Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen gefährden, so die NASA.

Die SAA hat sich mittlerweile in Richtung Westen verschoben und teilt sich in zwei Teile auf. Obwohl sie keine direkten Schäden an der Erde und ihren biologischen Arten verursacht, hat die magnetische Bewegung dennoch einige Auswirkungen auf biologische Systeme gezeigt. Weitere Forschung und Problemlösungen finden nicht statt, bis Experten die riesige Anomalie verstehen. Die SAA beeinflusst auch die auf der Erde beobachteten Auroras, wie eine neuere Studie aus dem Jahr 2024 zeigt.

Wissenschaftler aktualisieren gegenwärtig das sogenannte Weltmagnetmodell, während sich der magnetische Nordpol weiter in Richtung Sibirien bewegt. Im Gegensatz zum geografischen Nordpol, der fixiert bleibt, wird der magnetische Nordpol womöglich durch den chaotischen Fluss von geschmolzenem Eisen im äußeren Kern der Erde geformt. Das ist jedoch nicht zu bestätigen, weil wir Abläufe im Erdinneren nicht direkt beobachten können.

Das Verhalten des geschmolzenen Eisens, einschließlich Turbulenzen und der Wechselwirkungen mit dem Magnetfeld, ist wissenschaftlich nicht verstanden. Die Geodynamo-Theorie muss das Phänomen der geomagnetischen Umkehrungen berücksichtigen, bei denen die magnetischen Pole ihre Plätze wechseln. Während die Theorie einen Rahmen für das Verständnis dieser Umkehrungen bietet, bleiben die genauen Mechanismen und Auslöser für diese Ereignisse unbekannt.

Das Magnetfeld der Erde ist nicht statisch. Es erfährt im Laufe der Zeit Schwankungen in Intensität und Struktur. Das Verständnis der Ursachen dieser Variationen und wie sie mit dem Geodynamo-Prozess zusammenhängen, ist unvollständig. Die Wechselwirkung zwischen dem äußeren Kern und dem festen inneren Kern ist ebenfalls nicht verstanden. Simulationen am Computer und Modelle können die Komplexität der Dynamik des Erdkerns nicht erfassen, und die Ergebnisse können je nach den Annahmen und Parametern, die in den Modellen verwendet werden, stark variieren.

Während die Geodynamo-Theorie eine Erklärung für das Magnetfeld der Erde ist, existieren alternative Theorien. Einige Forscher schlagen vor, dass andere Mechanismen, wie der Einfluss der Planetenrotation oder die Effekte im Erdmantel, eine Rolle bei der Erzeugung des Magnetfelds spielen könnten. Mehr wissen wir nicht darüber.

Diese hypothetische Bewegung des Metalls im Erdinnern erzeugt vielleicht das Magnetfeld des Planeten – eine Kraft, die von der globalen Navigation bis zum Schutz der Erde vor schädlicher solarer Strahlung notwendig ist. Die letzte magnetische Polumkehr oder ein Polsprung soll vor ca. 780.000 Jahren stattgefunden haben. Die aktuelle Bewegung des magnetischen Nordpols könnte ein Vorbote für eine weitere katastrophale Polverschiebung darstellen. Arten wie Wale, Schildkröten, Vögel und Schmetterlinge, die auf das Magnetfeld zur Navigation angewiesen sind, könnten bereits erheblich betroffen sein. Auch der Mensch ist anfällig für Veränderungen im Erdmagnetfeld. Während das Leben auf der Erde viele dieser Umkehrungen überstanden hat, ist keine in einer Ära aufgetreten, die auf digitale und Satellitentechnologie angewiesen ist.

Fachleute erklären dazu, dass es an der Zeit ist unsere Technologien auf diese rapiden Veränderungen anzupassen, damit wir im Falle einer plötzlichen Veränderung des Magnetfelds einen Schutz vor den schädlichen Auswirkungen besitzen. Ingenieure und Wissenschaftler könnten gezwungen sein, Technologien zu entwickeln, die widerstandsfähiger gegen die Auswirkungen von geomagnetischen Störungen sind.

Es besteht kein Zweifel, dass starke Sonnenausbrüche, insbesondere X‑Klasse-Flares, unglaublich mächtig sind. Einer der stärksten Sonnenflares, die je beobachtet wurden, war das Carrington-Ereignis von 1859. Damals konnte so viel Energie freigesetzt werden wie 10 Milliarden Megatonnen explodierendes TNT. Die große Frage lautet, wann das nächste große Sonnenereignis auftreten wird. Es könnte ein Sturm bevorstehen, der möglicherweise 100 Mal energiereicher ist als beim Carrington-Ereignis. Statistisch gesehen sollte ein solcher Sturm einmal in einem Jahrtausend auftreten.

Eine Studie aus dem Jahr 2022 über Baumringe, die prähistorische Sonnenstürme in ihrem Wachstum aufzeichnen können, fand Hinweise darauf, dass riesige Strahlungsspitzen über Jahrtausende hinweg mehrere Male auftraten. Wenn sie durch gigantische Sonnenflares verursacht wurden, wären solche Ereignisse heute ausreichend, um erhebliche Störungen in Stromnetzen und Satelliten zu verursachen. Dennoch scheint es keine erkennbare Beziehung zum jeweiligen Sonnenzyklus zu geben, und einige schienen länger als ein Jahr zu dauern. Die wahren Ursprünge der starken Flares bleiben deshalb ein Rätsel. Die Überwachung der Sonnenaktivität und das Verständnis der Mechanismen hinter extremen Flares könnten dazu beitragen, rechtzeitig Warnungen auszugeben und die Infrastruktur zu schützen.

Nehmen wir zum Beispiel Proxima Centauri, den nächstgelegenen Stern unseres Sonnensystems. Er produzierte unlängst einen massiven Sonnenflare, der 100 Mal stärker war als alles, was wir hier auf der Erde je gesehen haben. Der Proxima-Centauri-Flare war so stark, dass Astronomen glauben, dass Leben auf keinem seiner Planeten überleben könnte! Man kann mit Sicherheit sagen, dass wir Erdbewohner Glück haben, dass die Sonne nur einen Bruchteil dieser Energie abgibt. Darüber hinaus treten Sonnenflares mehrmals täglich auf, aber nur ein kleiner Prozentsatz von ihnen erreicht die Erde.

Was passiert, wenn die Erde direkt von einem starken Sonnenflare getroffen wird? Könnte ein starkes Ereignis jemals das Leben auf unserem Planeten, wie wir es kennen, zerstören? Die Antworten darauf sind kompliziert, aber die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass das Magnetfeld der Erde und die isolierende Atmosphäre uns sehr gut vor den stärksten Sonnenausbrüchen schützen. Dennoch hatte selbst der stärkste geomagnetische Sturm in der aufgezeichneten Geschichte, das Carrington-Ereignis von 1859, keine spürbaren Auswirkungen auf die Gesundheit von Menschen oder anderen Lebensformen auf der Erde. Falls noch stärkere Sonnenstürme den Planeten Erde lange zuvor getroffen haben, gibt es ebenfalls keine Hinweise darauf, dass sie die menschliche Gesundheit wesentlich beeinträchtigt haben.

Die Südatlantische Anomalie und die Wanderung des magnetischen Nordpols sind nur einige der Herausforderungen, die durch die dynamischen Prozesse im Erdinneren und die Einflüsse der Sonne verstärkt werden. Zukünftige Studien sollten sich darauf konzentrieren, die genauen Ursachen und Auswirkungen von Sonnenflares und koronalen Massenauswürfen besser zu verstehen. Die eigentlichen Auslöser für die magnetischen Reaktionen und die damit verbundenen Ereignisse sind wissenschaftlich nicht vollständig verstanden. Faktoren wie die Rotation der Sonne, die Bewegung von Plasma und die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen magnetischen Strukturen der Sonne spielen eine Rolle, aber die genauen Mechanismen dahinter sind nicht bekannt.

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Mein neuestes Buch mit Jan van Helsing trägt den Titel „UFOs und die Geheimnisse der Antarktis“ und ist ab sofort bestellbar. Es kursieren seit vielen Jahren allerlei Gerüchte über unerklärliche Vorgänge im ewigen Eis. In den letzten Jahren haben diverse Publikationen starke Popularität erlangt, die von einer Welt hinter dem Eiswall der Antarktis berichten. Im Gegensatz dazu haben Wissenschaftler oder militärische Whistleblower völlig andere Dinge offengelegt, die noch weit kontroverser sind, als diese alten Reiseberichte. Unter dem Eisschild der Antarktis befinden sich die vermutlich größten Geheimnisse der Welt. Offene Fragen lauten: Befindet sich eine getarnte UFO-Zivilisation auf der Erde, die in den Ozeanen und unter der Erdoberfläche aktiv ist? Sind unterirdische Militärbasen wie die Area 51 mit uralten Höhlensystemen verbunden, die von prähistorischen Kulturen stammen und die ganze Erdkruste durchziehen? Benutzen höher entwickelte Intelligenzen mit überlegener Technologie verborgene Tunnelsysteme, um tief gelegene Bereiche im Erdinneren zu erreichen, speziell in den Polarregionen? Begegnete Admiral Byrd bei seinen Polflügen deutschen Flugscheiben aus Neu-Berlin? Was geschah bei unheimlichen Begegnungen mit kilometerlangen Unterwasserobjekten in den Weltmeeren, auf deren Grund sich UFO-Basen befinden? Was passierte während der streng geheimen Apollo 18 – 20 Missionen auf dem Mond?

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Der Artikel erschien zuerst hier: jason-mason.com