Am Mittwoch bildete sich auf der Sonne ein Sonnenfleck, der sechsmal so groß ist wie der Durchmesser der Erde. Bild über NASA / SDO / AIA / HMI / Goddard Space Flight Center
Am Mittwoch veröffentlichte die NASA ein Bild einer Reihe riesiger Sonnenflecken, die am Solar Dynamics Observatory, einem umlaufenden Teleskop, eingefangen wurden. Es wird geschätzt, dass die Sonnenflecken - die dunklen Flecken in der Bildmitte - einen größeren Durchmesser haben als sechs nebeneinander angeordnete Erden.
Diese Sonnenflecken stellen keine inhärente Gefahr dar - es handelt sich lediglich um temporäre Bereiche mit intensiver magnetischer Aktivität, die die normalen Konvektionsströme der Sonne hemmen -, aber gelegentlich kann der instabile Bereich um einen Sonnenfleck eine ungewöhnlich große Sonneneruption (unten) auslösen und Ströme von auslösen Strahlung von der Sonne nach außen. Und eine ausreichend große Sonneneruption kann zu einer Veränderung des Sonnenwinds führen, die erheblich genug ist, um hier auf der Erde einen geomagnetischen Sturm auszulösen, der die Schaltkreise der Satelliten kurzschließen und unsere weltweite Telekommunikationsinfrastruktur stören kann.
Um klar zu sein, ist es unwahrscheinlich, dass ein solches Szenario bei diesem aktuellen Satz von Sonnenflecken auftritt - SpaceWeather.com gibt an, dass derzeit nur eine Wahrscheinlichkeit von 15% für Fackeln der X-Klasse besteht. Dies ist der Mindestwert, der zum Ausschalten von Satelliten und bodengestützten Satelliten erforderlich ist Kommunikationstechnologien. Aber wir haben beschlossen, diese Gelegenheit zu nutzen, um uns vorzustellen, wie weitreichend die Auswirkungen einer massiven Sonneneruption in der heutigen ultravernetzten Welt sein würden.
Es kommt vor, dass mindestens einmal in der aufgezeichneten Geschichte ein Sonnenereignis dieser Größenordnung aufgetreten ist: der Sonnensturm von 1859. Am 1. und 2. September dieses Jahres ereignete sich der größte geomagnetische Sturm in der aufgezeichneten Geschichte, der Auroren verursachte ( die Nord- und Südlichter) auf der ganzen Welt sichtbar sein. Der amerikanische und kommerzielle Werbetreibende aus Baltimore schrieb:
Diejenigen, die am späten Donnerstagabend draußen waren, hatten die Gelegenheit, eine weitere großartige Darstellung der Polarlichter zu sehen ... Das Licht schien das gesamte Firmament zu bedecken, anscheinend wie eine leuchtende Wolke, durch die die Sterne der größeren Größe undeutlich leuchteten. Das Licht war in seiner Gesamtheit größer als das des Mondes, aber es hatte eine unbeschreibliche Weichheit und Zartheit, die alles zu umhüllen schien, worauf es ruhte.
Natürlich verursachte der massive Sonnensturm auch Schäden, die Fehlfunktionen der Telegraphen auslösten (sogar Elektroschocks verursachten) und einige Telegraphenmasten plötzlich funkelten und Feuer fingen ließen.
1989 ereignete sich ein viel kleinerer Sonnensturm, der die Stromversorgung in weiten Teilen von Quebec für mehr als 9 Stunden ausschaltete, die Kommunikation mit mehreren Satelliten im Orbit störte und die Ausstrahlung von Kurzwellenfunk in Russland beeinträchtigte. Auroren waren Berichten zufolge bis nach Florida und Georgia zu sehen; Angesichts des anhaltenden Kalten Krieges und der Tatsache, dass viele dieses Phänomen noch nie zuvor gesehen hatten, befürchteten einige, dass ein Atomschlag im Gange sei.
Wie hat Sonnenaktivität in einer Entfernung von 93 Millionen Meilen zu einer solchen Zerstörung geführt? Diese Arten von Stürmen sind das Ergebnis eines plötzlichen koronalen Massenauswurfs (CME) - ein massiver Ausstoß von Solarplasma (Elektronen, Protonen und Ionen), der in den Weltraum geschleudert wird -, der häufig neben besonders großen Sonneneruptionen auftritt.
Der Sonnenwind ist ein kontinuierlicher Strom geladener Teilchen, die von der Sonne in Richtung Erde ausgestoßen werden. Ein besonders großes CME kann jedoch zu einem Anstieg der Geschwindigkeit und Energie der Teilchen führen, der das Magnetfeld um die Erde stört. Dies wiederum verursacht Polarlichter und Störungen in unseren Telekommunikationsgeräten, die auf elektromagnetischen Kräften beruhen.
Eine künstlerische Darstellung des Sonnenwinds, der mit dem Erdmagnetfeld interagiert. Bild über die NASA
Wenn heute eine CME auftreten würde, die so groß ist wie die, die den Sturm von 1859 ausgelöst hat, könnten die Folgen verheerend sein. Angesichts der zunehmenden Abhängigkeit von Elektrizität und Telekommunikation (auch seit 1989) wären die Auswirkungen sicherlich weitaus deutlicher als bei fehlerhaften Telegraphenmasten.
Es ist schwer einzuschätzen, wie viele Aspekte des modernen Lebens von Technologien abhängen, die davon betroffen sein könnten. Wie Daniel Baker vom Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik der Universität von Colorado 2011 gegenüber National Geographic erklärte: „Jedes Mal, wenn Sie mit Ihrer Kreditkarte eine Gallone Gas kaufen, ist dies eine Satellitentransaktion.“ Ein gewaltiger Sturm könnte unsere GPS-Systeme und die Kommunikation stören mit Flugzeugen im Flug und anderen wichtigen satellitengestützten Technologien.
Die größte Sorge laut Experten wären jedoch Störungen in unserem Stromnetz - wie in einem OECD-Bericht (PDF) von 2011 zu den Auswirkungen von Sonnenstürmen ausgeführt wird: „Strom ist die Eckpfeilertechnologie der modernen Gesellschaft, von der praktisch alle anderen Infrastrukturen und Dienstleistungen abhängen Ein starker Sonnenwindstoß kann Leistungstransformatoren durch Schmelzen ihrer Kupferwicklungen zum Platzen bringen. Insbesondere in stark miteinander verbundenen Regionen (wie der Ostküste) können Transformatorausfälle Kaskadeneffekte auslösen und Stromausfälle über weite Bereiche verteilen.
Eine Analyse bezog sich auf einen Sturm von 1921, der zehnmal so heftig war wie das Ereignis von 1989, und schätzte, dass heute 130 Millionen Menschen ohne Strom auskommen würden, was die Wasser- und Lebensmittelverteilung, Heizung und Klimaanlage sowie das Abwasser beeinträchtigen könnte Entsorgung und eine Vielzahl anderer Aspekte der Infrastruktur sind für uns täglich selbstverständlich. Die Gesamtkosten eines noch größeren Sturms wie des Ereignisses von 1859 könnten enorm sein: geschätzte 1 bis 2 Billionen US-Dollar allein im ersten Jahr und eine vollständige Erholung, die insgesamt 4 bis 10 Jahre dauern könnte.
Die gute Nachricht ist, dass CMEs, die groß genug sind, um Störungen wie den Sturm von 1859 auszulösen, selten sind. Damit der schwerste Schaden eintreten kann, muss ein CME so in die Ferne gelenkt werden, dass die Erde die Hauptlast der Explosion erhält. Glücklicherweise tritt die Sonnenaktivität in einem Zyklus mit einer Dauer von ungefähr 11 Jahren auf, in dem alle Arten von Sonnenaktivität (einschließlich der Anzahl der Sonnenflecken, der Häufigkeit von Fackeln und der Höhe der Massenauswürfe) von hoch nach niedrig und zurück nach hoch schwanken nochmal. Wir nähern uns jedoch dem Höhepunkt des Zyklus, den die NASA für diesen Herbst prognostiziert.
Sowohl die NASA als auch das Space Weather Prediction Center des National Weather Service überwachen die Sonnenaktivität und geben Warnungen aus, wenn CMEs und andere Veränderungen des Sonnenwinds auftreten. Die aktuelle 3-Tage-Prognose der SWPC prognostiziert trotz dieses neuen riesigen Sonnenflecks keine Stürme über das Wochenende.
Wenn ein massiver CME entdeckt wurde, geben uns solche dreitägigen Vorhersagen eine gewisse Vorlaufzeit: Es gibt einige Maßnahmen, die Energieversorger ergreifen könnten, um ihre Geräte zu schützen, z. B. das schnelle Trennen von Transformatoren. Polarflüge, die in den höchsten Höhen fliegen, könnten umgeleitet werden, um den Kontakt mit schädlichen Solarteilchen zu vermeiden, und einige Satelliten könnten in einen sicheren Modus versetzt werden, um Schäden zu minimieren. Hier auf der Erde hätten wir zumindest etwas Zeit, um uns auf mögliche Stromausfälle und andere Probleme vorzubereiten.
