Unser kosmisches Schicksal

Unter Milliarden von Sternen hat einer für uns besondere Bedeutung: Die Sonne bestimmt das Schicksal der Erde. Doch kosmische Mächte nehmen Einfluss auf unseren Glücksstern – und damit auf uns.

S14 F02 | 43 Min. | 13.10.2019 | | UT

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Polarlichter sind ein beeindruckendes Schauspiel in den nördlichen Regionen der Erde. Sie entstehen, wenn der Sonnenwind aus geladenen Teilchen auf die irdische Atmosphäre trifft. Wenn Polarlichter allerdings, wie im Jahr 1859, in New York oder Havanna zu sehen sind, ist irgendetwas Außergewöhnliches geschehen. Die Polarlichter waren in jener Nacht so hell, dass Menschen im Nordosten der USA die Zeitung in ihrem Schein lesen konnten.

Ein regelrechter Sonnensturm muss damals die Erde getroffen haben. Er hatte mehr als nur die Polarlichter zur Folge: Kurzschlüsse durchzuckten Telegrafendrähte und lösten zahlreiche Brände in den USA und Europa aus – in einer Zeit, als der Telegraf gerade 15 Jahre alt war. Für unsere heute hochtechnisierte Welt wären die Folgen eines solchen Sonnensturms ungleich schwerer. Um uns zu wappnen, ist eine Vorhersage der Sonnenstürme wichtig. Was lässt die Sonne derart aufbrausen? Eine Theorie gibt bestimmen Planetenkonstellationen eine Mitschuld.

Sonnenaktivität – was sie für uns bedeutet

Wie entstehen Sonnenwinde?

Die Sonne ist von Magnetfeldern durchzogen. Geraten diese in Turbulenzen, entstehen Schläuche, die aus der Oberfläche austreten. Aus den „Austrittsstellen“ schleudert die Sonne Plasma in den Weltraum. Mit jeder Eruption schickt sie hochenergetische Teilchen mit Geschwindigkeiten von etwa 1000 Kilometern pro Sekunde in Richtung Erde. Normalerweise merken wir davon wenig, denn die Erde erzeugt selbst ein Magnetfeld, das sie wie ein Schutzschild umgibt. Die elektrisch geladenen Sonnenteilchen werden entlang dieses Magnetfeldes in Richtung der Pole abgeleitet. Dort treffen sie auf die Atmosphäre und lassen die Polarlichter entstehen.

Welche Folgen hätte ein Sonnensturm für uns?

Wenn die Sonne richtig aufbraust, kann ein regelrechter Sonnensturm entstehen, mit Millionen Kilometer langen Plasmaschläuchen. Bei solchen Sonnenstürmen dringen die Sonnenteilchen weit in die Atmosphäre ein, und das irdische Magnetfeld wird stark verformt. Am Boden führt das zu heftigen Spannungen im Stromnetz. Der Sonnensturm von 1859 muss das Erdmagnetfeld stark durcheinandergewirbelt haben. Doch es war eine Zeit ohne global verbundene Stromnetze und ohne Internet. Heute hätte ein Sonnensturm dieser Stärke katastrophale Konsequenzen für unsere stromabhängige und zunehmend vernetzte Welt. In den USA gehört er zu den Top Ten der größten denkbaren Katastrophen. Und die Vorwarnzeiten sind kurz: Mit den heutigen Beobachtungssatelliten bliebe nur etwa eine Stunde Zeit, bevor ein schwerer Sonnensturm die Erde träfe.

Folgt die Sonnenaktivität einem Muster?

Die Aktivität der Sonne drückt sich nicht nur in Plasmaausbrüchen aus. Sie zeigt sich auch in der wechselnden Häufigkeit von Sonnenflecken – den dunklen Stellen auf der Sonnenoberfläche. Je mehr Sonnenflecken zu sehen sind, desto aktiver ist die Sonne. Vor 150 Jahren war der Schweizer Astronom Johann Wolf einer der ersten, der einen Rhythmus in der Sonnenaktivität erkannte. Er hatte 1864 die Eidgenössische Sternwarte Zürich mitbegründet und forschte im brandneuen Refraktor zu den Sonnenflecken (Foto: Spielszene). Gleichzeitig archivierte er weit zurückliegende Aufzeichnungen und wertete sie aus. Johann Wolf erkannte: Im Schnitt zeigte die Sonne alle elf Jahre ein Maximum an Sonnenflecken.

Was verursacht den Sonnenzyklus?

Aber was veranlasst die Sonne, alle elf Jahre besonders viele Sonnenflecken zu zeigen? Um den auffällig gleichmäßigen Rhythmus der Sonne zu erklären, entwickelte Wolf eine Theorie: Jupiter muss die treibende Kraft hinter der schwankenden Sonnenaktivität und den Sonnenflecken sein. Der größte Planet unseres Sonnensystems umkreist unser Zentralgestirn in 11,9 Jahren. Wolfs These: So wie der Mond die Gezeiten auf der Erde verursacht, erzeugt Jupiter Gezeitenkräfte, die an der Oberfläche der Sonne zerren. Mitte des 19. Jahrhunderts wurde Johann Wolf für seine Ideen belächelt. Dass die „Stellung der Planeten“ Einfluss auf die Erde haben sollte, klang zu sehr nach Astrologie.

Welchen Einfluss haben die Planeten?

Heute gibt es neue Belege für Wolfs These: Der grönländische Eisschild ist ein einzigartiges Archiv der Sonnenaktivität. Er konserviert die Sonnenteilchen, die die Erde erreichen, seit über 10.000 Jahren. Anhand von Eisbohrkernen, die sie aus bis zu drei Kilometer Tiefe holten, untersuchten Forscher einen Zeitraum von 9000 Jahren. Bei der Analyse fanden sie neben dem Elfjahresrhythmus weitere Zyklen, in denen die Sonnenaktivität noch deutlicher schwankt: alle 88, 104, 150, 208 und 506 Jahre. Die Ursache dafür könnte tatsächlich mit den Planeten zusammenhängen. Zwar wissen wir heute, dass der Elfjahreszyklus mit der regelmäßigen Umpolung des Sonnenmagnetfeldes zusammenhängt, doch die Planeten scheinen die Sonne zusätzlich zu beeinflussen: Immer wenn sie eine besondere Konstellation einnehmen, ziehen sie dank ihrer gebündelten Gravitation an den Gasen der oberen Sonnenschicht, so wie der Mond an der Erde zieht und die Gezeiten verursacht. So stören sie das Magnetfeld auf der Sonnenoberfläche. In der Folge gibt es auf der Sonne besonders heftige Eruptionen. Dank der Sonnenforschung lassen sich die Zyklen der Sonne genauer verstehen und Sonnenstürme besser vorhersagen.

Bild des Herkunftsvideos in der ZDF Mediathek

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