Störung der Magnetosphäre der Erde

Sonnenstürme: Entstehung und Auswirkungen

Definition eines Sonnensturms

Ein Sonnensturm ist eine Störung der Magnetosphäre eines Planeten wie zum Beispiel der Erde. Er wird daher auch als magnetischer Sturm bezeichnet, wohingegen die Erde einen geomagnetischen Sturm darstellt. Durch die Veränderungen des Erdmagnetfelds, die ein Erdmagnetsturm selbst auslöst, wird dieser definiert.

Sonneneruption

Bei Magnetstürmen kommt es zur Störung der Magnetosphäre eines Planeten. (Bild: TRACE, NASA)

Die Einheit zur Messung wird Tesla (T) genannt. Schwankungen des Magnetfeldes um +/-20 nT sind als normal zu bezeichnen. Als moderat wird ein Sonnensturm bezeichnet, wenn die Störung unter 100 nT liegt, als intensiv, wenn dieser 250 nT nicht überschreitet und darüber hinaus als Supersturm. Es kommt jedoch nur selten zu einer Störung von über 650 nT.

Die drei Phasen eines Sonnensturms

Diese Art von Sturm kann hinsichtlich seiner Bildung in drei unterschiedliche Phasen eingeteilt werden:

  • Phase 1: In der Anfangsphase kommt es zu einer Schwächung des Magnetfelds um ca. 20-50 nT innerhalb einiger Minuten. Diese Phase muss jedoch nicht immer gegeben sein, sowie einer solchen Phase nicht immer ein Magnetsturm folgen muss.
  • Phase 2: In dieser Phase beginnt der Sturm und es liegt eine Störung des Magnetfeldes vor, die größer als 50 nT ist. Diese Störung wächst immer weiter an. Die Phase beläuft sich auf einige wenige Stunden und endet, sobald die Stärke der Störung geringer wird.
  • Phase 3: Die Erholungsphase tritt ein, wenn der Normalwert wieder erreicht wurde, was zwischen acht Stunden und einer Woche dauern kann.

Auslöser für die Störung

Auslöser für die Störung sind sogenannte Schockwellenfronten des Sonnenwindes (ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonne abströmt), die durch Sonneneruption (erhöhte Strahlung innerhalb der Chromosphäre der Sonne) oder koronale Massenauswürfe (Sonneneruption, bei der Plasma ausgestoßen wird) entstehen und zwischen 24 und 36 Stunden benötigen, um die Erde zu erreichen. Bzw. kommt es zu einer neuen Verbindung von Magnetlinien, wobei Partikel ins All geschleudert und durch den Sonnenwind in Richtung Erde transportiert werden. Das Auftreffen dieser Schockfronten oder Partikel auf die Magnetosphäre führt zu einer Abschwächung des Magnetfeldes.

Auswirkungen eines Sonnensturms

Von den magnetischen Stürmen können vielerlei Auswirkungen ausgehen. Die bekannteste Folge ist das Auftreten von Polarlichtern beispielsweise in Mitteleuropa. Außerdem sind Lebewesen, die in den Polarregionen leben einer höheren kosmischen Strahlung ausgesetzt, weil das Magnetfeld abgeschwächt ist. Menschen, die sich während eines magnetischen Sturms in einem Flugzeug befinden, sind ebenfalls einer erhöhten kosmischen Strahlung ausgesetzt und daher gefährdet.

Auch kann es zu einer vorübergehenden Funkstörung und Schäden von Überlandleitungen, dem Stromnetz, dem Computernetz und Pipelines kommen, weil durch die Sonnenstürme Änderungen der Ionosphäre hervorgerufen werden können. Weiter können die Erdmagnetstürme, noch bevor sie auf der Erde eintreffen und demnach noch nicht von einem Magnetsturm gesprochen werden kann, Satelliten beschädigen oder in eine andere Bahn lenken.

Die letzten Sonnenstürme und ihre Folgen

  • 1859 – hohe Strahlkraft, Polarlichter, Funkenflug
  • 2003 – starke Sonnenaktivität, Stromausfall, Ausfall von Flügen
  • 2011 – Ausfall des GPS-Systems
  • 2014 – Bildstörungen bei Sonden, Verzögerung der ISS-Versorgung, Nordlichter

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