AstronomieWie die Oberfläche der Sonne das Weltraumwetter bestimmt
Astronomen beobachten die Oberfläche der Sonne mit speziellen Teleskopen. Neue Forschungen helfen, die Vorgänge dort zu verstehen und vielleicht auch irgendwann vorherzusagen – denn sie haben Auswirkungen auf die Erde.
Das Inouye-Solar-Teleskop etwa steht auf Hawaii und ist mit speziellen Filtern ausgestattet. "Die lassen nur bestimmte Wellenlängen des Lichts durch, und das auch nur mit einer stark reduzierten Helligkeit", erklärt Michael Büker, Astrophysiker und Wissenschaftsjournalist.
"Mit einem Hauptspiegel von vier Metern Durchmesser zählt das Inouye Solar Telescope zu den größten Teleskopen der Welt."
Zwei aktuelle Forschungsarbeiten beruhen einerseits auf Bildern, die dieses Sonnenteleskop auf Hawaii aufgenommen hat. Und andererseits auf den Bildern eines Weltraumteleskops, das die Erde umkreist.
Das Inouye-Solar-Teleskop ist das größte Teleskop, das auf die Sonne gerichtet ist. Es steht auf dem Vulkan Haleakala, weil es dort selten bewölkt und die Luft vergleichsweise ruhig ist. "Das Teleskop hat eine auch in Deutschland entwickelte Kamera, die ganze besondere Bilder liefern kann: Sie fotografiert eine Fläche auf der Sonne, die so groß ist wie Nordamerika – und offenbart auf diesem Bild dann Strukturen, die nur etwa 50 bis 100 Kilometer groß sind", erklärt Michael Büker.
Magnetfelder und Wirbel aus heißem Plasma
So konnten die Forschenden wellenförmige Wirbel nachweisen, namens Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten. "Die sieht man auch manchmal am Himmel, wenn in benachbarten Luftschichten unterschiedlich schnelle Winde aufeinandertreffen, und sich gleichzeitig noch Wolken bilden. Diese Art von Wirbeln hat man nun auch erstmals an der Oberfläche der Sonne nachgewiesen", sagt der Astrophysiker.
Auf der Sonne sind die Wirbel ein Hinweis darauf, dass dort die starken Magnetfelder eine wichtige Rolle spielen. Magnetfelder bestimmen, wie sich das heiße Plasma bewegt, aus dem die Sonne besteht. Sie bestimmen auch, wo sich Sonnenflecken bilden, und wo es Strahlungsausbrüche und Massenauswürfe geben kann. Und das wiederum kann dann auch Auswirkungen für uns auf der Erde haben.
"Diese Strahlung und diese Teilchen können unter Umständen auch die Erde treffen – und dann kann es ungemütlich werden."
Aus Wirbeln im Magnetfeld können auf der Sonne sogenannte "aktive Regionen" entstehen. Eine aktive Region bringt in der Regel mehrere Sonnenflecken hervor. "Aus Sonnenflecken wiederum können schließlich Strahlungsausbrüche und sogar Massenauswürfe entstehen, die starke Strahlung und große Mengen geladener Teilchen durch das Sonnensystem schleudern”, sagt Astrophysiker Michael Büker. Und das bekommen wir dann unter Umständen auf der Erde zu spüren.
Denn Strahlungsausbrüche und Massenauswürfe der Sonne können die obere Erdatmosphäre und die Ausläufer des Erdmagnetfelds im Weltraum durcheinanderbringen. Konkret bedeutet das: Satelliten können ihre Funkverbindung verlieren oder sogar kaputtgehen. Flugzeuge, die über dem Nord- oder Südpol fliegen, können sich nicht mehr auf ihre Kompasse verlassen und verlieren möglicherweise den Funkkontakt. Außerdem könnten die Besatzungen einer erhöhten Strahlenbelastung ausgesetzt werden. "Im Extremfall können Veränderungen im Erdmagnetfeld dazu führen, dass in vielen Ländern für mehrere Stunden bis Tage die Stromnetze zusammenbrechen", sagt Michael Büker.
"Man kann die Vorgänge auf der Sonne zwar nicht beeinflussen, aber man kann sie verfolgen und vorhersagen."
Man spricht dabei auch von "Weltraumwetter". Eine neue Forschungsarbeit hat nun ein KI-Modell trainiert, das aktive Regionen auf der Sonne anhand von Satellitenaufnahmen mehrere Stunden früher erkennen kann als bisher. Die Forschenden betonen, dass sie damit noch keine echte Weltraumwetter-Vorhersage liefern können, aber das ist das langfristige Ziel. "Es wäre tatsächlich sehr hilfreich, um Satelliten, Flugzeuge und Stromnetze zu schützen, wenn man heftige Ereignisse auf der Sonne einige Stunden oder sogar Tage eher erkennen könnte", sagt Astrophysiker und Wissenschaftsjournalist Michael Büker.