Sonnenstürme: Wie sie entstehen und welche Folgen sie für uns haben

Sonnenflecken-Explosionen schleudern geomagnetische Teilchen ins All, die auf der Erde zu Sonnenstürmen führen können und elektronische Geräte beeinträchtigen. Gleichzeitig sorgen sie auch für intensive Nordlichter. Was es mit den Stürmen auf sich hat und wie sie entstehen.

Was passiert bei einem Sonnensturm?

Sonnensturm: Wie unser Magnetfeld die Erde schützt und dabei Polarlichter entstehen

Die Ausmaße solcher Eruptionen sind gewaltig. Die Aufnahme vom 27. Juli 1999 zeigt einen Ausbruch von fast einer halben Million Kilometern Größe. Die Erde wirkt im Vergleich dazu winzig.© ESA

Damit fängt alles an: Die Sonne schleudert Plasma, ein Gasgemisch aus elektrisch geladener Teilchen, in den Weltraum.© ESA

Kommen die geladenen Teilchen von der Sonne bei der Erde an, werden sie durch das Magnetfeld der Erde abgelenkt.© ESA

Das Magnetfeld der Erde entsteht, weil in der Erde ein flüssiger Eisenkern langsam rotiert. Er arbeitet wie ein gigantischer Fahrrad-Dynamo. Über den Polen zeigen die Kraftlinien des Magnetfelds zur Erde hin und bilden quasi ein Loch.© ESA

Dort gelingt es den geladenen Teilchen von der Sonne die Atmosphäre zu erreichen. Wie in einer Leuchtstoffröhre regen sie die Luftmoleküle an. Sie bilden dann über den Polen eine schimmernde, ringförmige Krone - die Polarlichter.© Earthobservatory

Die Polarlichter bilden sich nur in obersten Schichten der Atmosphäre in etwa 80 bis 300 Kilometern Höhe.© NASA

Vom Weltraum aus gesehen, hier aus der ISS, "schweben" die Polarlichter daher über der Erde. © ESA

Auf der Erde sind die Polarlichter dann im hohen Norden nachts zu sehen. Sie sind umso beeindruckender, je aktiver die Sonne ist, wie hier im März 2015 über Island.© ESA

Wirken elektromagnetische Kräfte auf das Magnetfeld und verformen es, können Polarlichter auch weiter südlich auftreten wie hier Ende 2013 über Frankfurt am Main oder kürzlich im Oktober 2021 in Norddeutschland.© Flickr

Auch auf anderen Planeten mit einer Atmosphäre und einem Magnetfeld gibt es Polarlichter, wie beispielsweise auf dem Saturn.© Apod

Sonnenstürme und ihre Folgen

🧑‍🚀 Die Astronaut:innen in der Internationalen Raumstation (ISS) 400 Kilometer über der Erde müssen für die Dauer eines Sonnensturms in einen Schutzraum flüchten.

☮️ Im Mai 1967 fielen gleichzeitig drei Radaranlagen des US-Militärs aus. Man befürchtete einen Angriff der Sowjetunion. In letzter Sekunde machten Forschende einen Sonnensturm als Ursache aus.

🎯 1972 brach ein riesiger Sonnensturm genau in der Zeit zwischen den Missionen Apollo 16 und 17 aus und verfehlte die Astronaut:innen nur um wenige Monate. Die Strahlung hätte die Gesundheit der Besatzung bedroht.

🧑‍💻 Expert:innen der US-Wetterbehörde National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) bewerten die Stürme auf einer fünfstufigen Skala. Stufe 1 ist hierbei die niedrigste Stufe. 

Sonnensturm: Polarlichter über Deutschland zu sehen

Kann man Sonnenstürme vorhersagen?

Das erste Zeichen eines Ausbruchs, ein gewaltiger Blitz aus Röntgenstrahlen, reist mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum und erreicht die Erde in acht Minuten. Satelliten messen dann Richtung und Geschwindigkeit der Teilchenmassen, woraus Forschende berechnen, ob sie die Erde treffen können.

Falls der Ausbruch tatsächlich in unsere Richtung zeigt, erreichen die Teilchen schon nach ein bis zwei Tagen die Erde.

Auf der Suche nach Sonnenflecken

Sonnen-Forscher:innen haben zudem herausgefunden, dass die Eruptionen immer dann auftreten, nachdem sich dunkle Flecken auf der Sonne gebildet haben. Problem: Sie wissen nicht, wann und wo die Flecken auftauchen.

Daher fliegt die Raumsonde Solar Orbiter seit Januar 2020 in Richtung Sonne. Sie soll unter anderem das Geheimnis der Sonnenflecken aufklären und so eine langfristige Weltraum-Wettervorsage möglich machen.

Die NASA hat die Explosion des Sonnenflecks AR2987 aufgenommen

Satelliten: Warum sie so wichtig für uns sind

☕ Die Route zum nächste Coffee-to-go-Shop ist nur zwei Klicks entfernt. Aber was nur wenige wissen: Ohne die 32 amerikanischen GPS-Satelliten in rund 20.200 Kilometern Höhe über der Erde bliebe die Suche nach dem perfekten Kaffee erfolglos.

⚽ Das WM-Traumtor von Mario Götze im brasilianischen Rio de Janeiro hätte ohne die busgroßen Kommunikations-Satelliten im All in Europa niemand live mitbekommen.

🕵 ️Die Rodung der Regenwälder, illegale Fischerei, das Abschmelzen der Gletscher: Klima-Forschende können bei ihrer Arbeit auf die Späher im All nicht mehr verzichten.

🌐 SpaceX baut nicht nur Raketen, sondern auch Satelliten: Schon bald werden Tausende davon die entlegensten Gebiete der Erde ans High-Speed-Internet anschließen.

🌦 Grillen oder Kino? Vor allem in Norddeutschland eine berechtigte Frage. Ohne Wettervorhersage per Satellit würde so manche Party unerwartet ins Wasser fallen.

💰 Jedes Mal, wenn wir jemandem Geld überweisen, wird über Satellit genau registriert, wann das Geld losgeschickt wird - und wann es ankommt. Ohne diese exakte Zeitmessung würde der globale Zahlungsverkehr nicht funktionieren.

⚠ Nicht nur vor Regen, auch vor schlechtem Weltraum-Wetter sollen uns Satelliten künftig warnen. Flugzeuge würden dann Routen im hohen Norden und über den Nordpol vermeiden, um den Ausläufern von Sonnenstürmen zu entgehen und ihre Passagiere vor der erhöhten Strahlung zu schützen.

Überwachung aus dem All? Welche Aufgabe haben Satelliten?

Die Sonne: Kraftwerk für das Sonnensystem

• Die Sonne hat einen Durchmesser von fast 1,4 Millionen Kilometern und eine Masse von 1,989 x 10hoch30 Kilogramm. Heraus kommt eine Zahl mit 30 (!) Nullen. Etwas anschaulicher: Das ist 333.000-Mal mehr als die Erde.
• Die Sonne strahlt das ganze Spektrum an Wellenlängen aus, daher ist sie weiß. Da unsere Atmosphäre einen großen Teil des kurzwelligen UV-Lichts herausfiltert, erscheint sie aber ein wenig gelb. Der verbliebene Rest an UV-Strahlung lässt Pflanzen wachsen - und verursacht Sonnenbrände.
• In der Sonne verbrennt Wasserstoff zu Helium, wobei enorme Energien freigesetzt werden. Auf der Erde kennen wir die als Kernfusion genannte Reaktion als Wasserstoff-Bombe. An einem Kraftwerk mit diesem Prinzip arbeiten die Forschenden noch. Das Gegenteil ist die Kernspaltung, bei der große Atomkerne wie Uran oder Plutonium zerfallen. Sie wird für Atomkraft und Atombomben genutzt.
• Da die Sonne Hitze abstrahlt, wird sie allmählich leichter. Denn nach Albert Einsteins berühmter Formel E = mc² sind Masse und Energie das Gleiche in unterschiedlicher Form. Die Sonne wird aber kaum weniger. Wissenschaftler:innen haben errechnet, dass sie noch Brennstoff für 4,5 Milliarden Jahre hat. In dieser Zeit wird sie "nur" 60.000.000.000.000‬ Billionen Tonnen abnehmen. Das ist, als würde ein 70 Kilo schwerer Mensch 21 Gramm verlieren.

Die häufigsten Fragen zum Thema Sonnenstürme