Sonnensturm - Wie schützen wir uns?

Forscher können die Gefahren der Sonnenstürme nicht vorhersagen und genau benennen

Viele Menschen fürchten bei der schlechten Wetterlage im All, dass sich die Weltuntergangsmythen – laut Maya-Kalender gilt 2012 als Ende der Schöpfung – bewahrheiten könnten. Die im heutigen Mexiko lebenden Maya hatten den 23. Dezember 2012 als letzten Tag in ihrem Kalender notiert. Und der beruht vor allem auf der Berechnung von Sonnenzyklen.

Die sind derzeit in der Tat beunruhigend. Seit fünf Jahren war die Sonne nicht mehr so aktiv wie in den ersten 7 Monaten dieses Jahres. Und es soll noch schlimmer werden. Wissenschaftler hatten den Höhepunkt dieser solaren Aktivitäten eigentlich für 2011 berechnet, nun aber den Zeitrahmen bis 2013 ausgeweitet. Das Rätselraten beunruhigt Laien, die von den Forschern gern Sicherheit hätten und über vage Aussagen mehr als besorgt sind.

Zwar geben sich Astronomen und Naturwissenschaftler begeistert über die Polarlichter, die sich in nördlichen Ländern wie Kanada und Norwegen oder weit im Süden, wie in Tasmanien, in Folge des kosmischen Teilchenregens am Himmel als Spektakel abzeichnen. Auch wird bislang stets nur von technischen Problemen, die Sonnenstürme auf der Erde auslösen, gesprochen. Es scheint, als weiß niemand etwas Genaueres oder die Gefahren sind bekannt und sollen nicht verbreitet werden.

Fakt ist: die besten Forscher der Welt tappen im Dunkeln, wenn es um die Hintergründe für kraftvolle kosmische Erscheinungen wie Sonnenstürme, Winde und Eruptionen geht. Eine Forschergruppe der NASA, die sich mit der Erforschung der Sonne befasst, erklärt freimütig auf ihrer Website:

"The nature of the processes that heat the corona, maintain it at these high temperatures, and accelerate the solar wind is a third great solar mystery.”

Oder:

"The precise causes of solar flares and coronal mass ejections is another one of the great solar mysteries. Here again, we now know many details about these explosive events and we understand the basic mechanisms, but many details are missing. We still cannot reliably predict when and where a flare will occur or how big it will be. This problem is a little like trying to predict tornadoes.”

Was ist ein Sonnensturm?

Die Stürme sind die Folge von massiven Sonnenruptionen, wobei in hoher Geschwindigkeit Wolken strahlende Partikel ins All "geschossen" werden und dabei Planeten und Sterne auf ihrem Weg treffen.

Die Erde wird ständig von solchen Sonnenstürmen heimgesucht. Dabei unterliegt die Häufigkeit in etwa einem 11-Jahres-Zyklus, bei dem auch das Auftreten von Sonnenflecken eine Rolle spielt. Wissenschaftler erwarteten den Höhepunkt dieser Aktivitäten eigentlich 2011, haben aber nun den Zeitrahmen bis 2013 ausgeweitet. Auch daran erkennt der besorgte Laie, dass sich die Forscher in der Sache keineswegs sicher sind.

Der bislang stärkste Sonnensturm traf unsere Erde im Jahr 1859. Das nach dem Entdecker der Sonneneruption, Richard Carrington, benannte Carrington Event dauerte vom 28. August bis 4. September und war in Nord- und Südamerika, Europa, Asien und Australien zu beobachten. Der Himmel leuchtete ungewöhnlich und nachts waren die Polarlichter in der gesamten nördlichen und südlichen Hemisphäre zu sehen. Die Auswirkungen auf die Erde sind wieder nur als technische Probleme belegt – Stromnetze fielen längere Zeit aus und Strommasten fingen Feuer. Zum damaligen Zeitpunkt spielte allerdings die Elektrizität nur in den aufstrebenden Industrieländern eine Rolle. Heute ist die digitalisierte Welt ohne Internet, Netzwerke und versorgende Stromsystem nicht mehr denkbar. Ein langfristiger Stromausfall wie beim Carrington Event würde zu großem Chaos führen. Forscher haben die möglichen Folgen eines Sturms mit der Stärke von 1859 auf die heutige Welt übertragen. Allein in den USA würden Schäden im Wert von zwei Billionen Dollar (1,6 Billionen Euro) entstehen, die Stromversorgung ausfallen und damit der gesamte Kommunikations- und Datenverkehr lahm liegen.

Woraus besteht die kosmische Strahlung?

Die Energieausbrüche der Sonne sorgen auf der Erde für extreme UV-Strahlung (E-UV) mit unvorhersehbarer Stärke und Ausmaß. Dies Strahlen können Atome und Moleküle in der oberen Atmosphäre der Erde spalten und eine Schicht von Ionen produzieren, die Radiosignale auf der Erde stören. Das Erdmagnetfeld wird durch Sonnenstürme aufgeladen.

Noch weiß niemand, wie genau die kosmische Strahlung zusammengesetzt ist. Wissenschaftler sprechen von "exotischer Strahlung und galaktischer kosmischer Strahlung, die aus allen Teilen der Galaxy einströmt."

Die hochenergetischen, ionisierten Teilchen aus dem Kosmos werden primäre kosmische Strahlung genannt, wenn sie auf das Magnetfeld der Erde treffen. Gelangen sie bis zum Boden, sprechen die Experten von sekundärer, kosmischer Strahlung. Die Strahlung besteht vor allem aus Protonen, Heliumkernen und zu einem kleineren Anteil aus schweren Kernen (auch Bismut) und Elektronen und Photonen. Forscher nennen die Strahlung "Heavy Ion Radiation" – schwere Ionenstrahlung. Diese führt nachweislich zu mehr Krebsfällen, Katarakten und Schäden im Nervensystem der Menschen. Auch deshalb erforscht man fiebrig, was die Sonne derzeit so aktiv werden lässt und vor allem, wie lange die Aktivitäten noch andauern. Welche gesundheitlichen Folgen die erhöhte Sonnenaktivität für die Lebewesen auf der Erde hat, kann man nicht einschätzen.

Elemente der Sonne

Forscher der Nasa wollen nun Raumfahrzeuge mit einem schützenden Magnetfeldmantel umgeben, um wenigstens die Astronauten vor der Strahlung zu schützen, ganz so wie das Magnetfeld der Erde seine Bewohner vor der Strahlung aus dem All abschirmt.

Fakt 2: Ausrichten kann der Mensch gegen die Gewalten aus dem All wohl nichts. Allerdings will man Vorsorge treffen. Wissenschaftler wollen nun ein Frühwarnsystem entwicklen. Denn Flugverkehr, Schiffsverkehr und wichtige Navigationsgeräte sind von Ausfällen betroffen, die zu gefährlichen Situationen führen können. Das Deutsche Forschungszentrum für Gesundheit und Unmwelt GFS beteiligt sich an der kontinuierlichen Messung der kosmischen Strahlung. So hat das deutsche Institut bei Spitzbergen in Norwegen eine Messstation errichtet, um die Höhe und Gefahr der Strahlung für Flugreisende zu ermitteln. Spitzbergen liegt nahe des magnetischen Nordpols, wo das schützende Magnetfeld der Erde weniger Wirkung zeigt.

Die Sonne strahlt stärker über den Polen, auch wenn es dort kälter ist

Es gibt bestimmte Regionen auf der Erde, wo das Magnetfeld gestört ist und die schädigenden Strahlen der Sonnen besser durchdringen können als anderswo. Solche Lücken befinden sich über dem Südatlantik und Teilen von Südamerika, wo der Van-Allen-Strahlungsgürtel verläuft. Dieser Ring besteht auch energiereich geladener Teilchen, die durch das magnetische Feld der Erde eingefangen werden. Man vermutet, dass die Teilchen aus dem All durch Sonnenwinde in das Magnetfeld der Erde gelangen. Sonnenwinde bestehen aus Plasma undverformen sowohl das Magnetfeld der Sonne als auch das der Erde. Damit gibt es auch auf der Erde wiederum Magnetfeldstürme, die durch die Sonne ausgelöst werden.

Besonders in den Polregionen sind bei starken Magnetstürmen alle Lebewesen erhöhter kosmische Strahlung ausgesetzt, weil das Erdmagnetfeld weniger schützen kann. Die Abschirmung des Magnetfeldes gegen die kosmische Strahlung ist am dagegen am stärksten in Äquatornähe. Hier sind die Lebewesen eher vor der Strahlung sicher als in den Polregionen.

Wie kann sich der Mensch vor Sonnenstrahlen schützen?

In zahlreichen klinischen Studien ist seit den 70er Jahren nachgewiesen worden, dass erhöhte Sonneneinstrahlung das Risiko hebt, an Hautkrebs zu erkranken. UVA- und UVB-Strahlen mit photochemischen Eigenschaften verändern das Erbgut und lösen damit Mutationen aus.

Langärmelige Kleidung, Sonnenbrillen mit UV-Schutzfaktor, breitkrempige Hüte und hochwertige Sonnencremes mit LSF +50 sind die Mittel, mit denen man sich im Freien vor allzu starker Sonnenstrahlung schützen kann. Die pralle Mittagssonne sollte in Zeiten erhöhter Sonnenaktivität eher gemieden werden. Wer sich genauer über das Ausmaß der aktuellen Sonnenaktivität erkundigen will, kann dies im Internet tun oder sich über entsprechende Apps per Mobiltelefon informieren.

Links zur Sonne und Sonnenstürmen

Sonnensturm bringt Magnetfeld in Schwingung
Infos über die aktuellen Sonnenstürme

Gibt es für Sonnenstürme, Vulkanausbrüche und Erdbeben einen Zyklus?
Guter Spiegel-Bericht darüber, ob sich Naturgewalten vorhersehen lassen.

Tolle Sendung des BR über die kosmische Strahlung
Bei Alpha Centauri werden auch komplizierte Sachverhalte gut und einleuchtend erklärt. Anschauen!

Sonnensturm-Infos in Echtzeit
Aktuelle Informationen über die Aktivität und das Ausmaß von Sonnenstürmen

Radioaktivität aus dem Kosmos - Täglich aktualisierte Messungen
Über die Stärke der Strahlung durch Röntgenstrahlen aus dem All, informiert die Website des US-Meteorologischen Instituts NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)

Aktuelle Sonnenaktivitäten im Internet verfolgen
US-Institut NOAA beobachtet die Sonne und stellt Infos zu den Sonneaktivitäten ins Netz

Massive Sonneneruption vom 12. Juli 2012 schleudert Teilchen gen Erde
Foto und Bericht zum letzten großen Sonnensturm vom 12. Juli 2012. Funk, Satelliten und Stromnetze wurden gestört.