Die nächste riesige Sonneneruption ist unvermeidlich! Wird es uns zurück in die Steinzeit bombardieren?

Jan 20, 2024

von Thomas Frey | 11. August 2022 | Zukunftsszenarien

Eines Nachts, vor etwas mehr als tausend Jahren, waren die amerikanischen Ureinwohner in Nordamerika erschrocken, als sie sahen, wie die Sterne lange vor dem Morgen als Dunkelheit in einen dämmrigen Tag übergingen. Sie waren sich nicht sicher, was es vorhersagte oder was sie davon halten sollten, aber sie bereiteten sich auf das Schlimmste vor, auch wenn sie die begleitende Polarlichtdarstellung bestaunten.

Die Show war auch in der folgenden Nacht sichtbar, aber der Himmel war weitaus weniger hell. Bald war alles wieder normal. Diese amerikanischen Indianer hatten Erinnerungen an dieses scheinbar spirituelle Ereignis, aber es gab keine anderen Anzeichen dafür, dass sich in ihrer Welt etwas verändert hatte.

Wie wir jetzt wissen, handelte es sich hierbei um eine Sonneneruption und einen koronalen massiven Auswurf (CME), eine Ergänzung zur Sonne. Der einzige Einfluss war auf die Sinne, da diese Manifestationen keine Auswirkungen auf biologische Organismen haben.

Gehen wir rund 800 Jahre vorwärts bis zum 2. September 1859, als ein ähnliches Ereignis am Himmel beobachtet wurde. Achtzehn Stunden vor Beginn dieser Sonneneruptions-CME-Lichtshow arbeitete der Astronom Richard Carrington jedoch in der Stadt Redhill, 35 Kilometer südlich von London. Carrington verfolgte einen Sonnenfleck, als er einen „weißen, heißen Aufflackern“ auf der Sonnenoberfläche beobachtete, der mehrere Minuten anhielt.

Er beobachtete die Geburt eines weiteren CME, das für den Planeten Erde bestimmt war. Doch als dieser CME die unteren Schichten der Erdatmosphäre erreichte, waren die Auswirkungen des daraus resultierenden geomagnetischen Sturms etwas schwerwiegender als das Ereignis 800 Jahre zuvor.

Der CME von 1859 war nicht unbedingt leistungsstärker als der Vorgänger, aber es gab einen großen Unterschied. Die Erde hatte sich in der Zwischenzeit verändert. Die Menschheit hatte die Elektrizität entdeckt und nutzbar gemacht. Wir hatten Elektromotoren, Schaltkreise und Telegrafen, und das Magnetfeld des CME störte die Magnetfelder dieser Stromkreise.

Dennoch waren die Auswirkungen des CME-Ereignisses nicht katastrophal. Die bemerkenswertesten Aspekte waren eher Kuriositäten als ein Problem. Einige Telegraphisten erlitten Stromschläge und leichte Verbrennungen. Ihre Geräte schienen vorübergehend selbst mit Strom versorgt zu sein, und einige liefen und sendeten Berichten zufolge weiter, selbst nachdem sie hastig getrennt wurden.

Insgesamt staunten die Bürger der Welt jedoch erneut über die seltsam beleuchtete Nacht und die unglaublichen Polarlichter, die normalerweise nur in der Nähe des Nord- und Südpols zu sehen sind. Eine weitere CME-Episode ging ohne großen Schaden in die Geschichtsbücher ein.

Das nächste Mal haben wir jedoch möglicherweise nicht so viel Glück.

Während sich viele Menschen über „Sonneneruptionen“ Sorgen machen, geht die eigentliche Gefahr von CMEs aus. Beide werden durch Eruptionen auf der Sonne ausgelöst. Sie können gleichzeitig auftreten – ein CME geht häufig mit einer Sonneneruption einher, und ein CME tritt ohne Sonneneruption nicht auf. Je stärker die Sonneneruption ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie von einem CME begleitet wird.

Die Emissionen der beiden sind recht unterschiedlich. Bei Sonneneruptionen strahlt die Sonne einfach Strahlung aus – Licht, das mit Lichtgeschwindigkeit in etwa acht Minuten die Erdatmosphäre erreicht.

Wenn aber die Umwälzungen auf der Sonnenoberfläche stärker werden, wird auch Sonnenmaterie in Form geladener Energieteilchen in den Weltraum geschleudert. Wenn die CME genau in die richtige Richtung gelenkt wird, um mit der sich bewegenden Erde zu kollidieren, wird die Plasmawolke tiefer in die Erdatmosphäre eindringen als die Lichtenergie einer Sonneneruption … und mit weitaus zerstörerischeren Folgen.

Die NASA beschreibt den Unterschied zwischen diesen beiden Phänomenen hilfreich, indem sie die Situation auf der Sonne mit dem Abfeuern einer Kanone vergleicht. Wenn eine Kanone abgefeuert wird, ist das Mündungsfeuer weithin zu sehen. Das ist vergleichbar mit einer Sonneneruption, bei der sich das Licht mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Darauf folgt der Ausstoß der Kanonenkugel selbst, der eine weitaus gezieltere und lokalisiertere Wirkung hat. Und wie bei CMES erfolgt der Einschlag der Kanonenkugel weitaus langsamer als die Lichtgeschwindigkeit.

Gehen Sie mit der Analogie jedoch nicht zu weit. Der CME hat keinen physischen Einfluss auf die Erdoberfläche. Das Plasma, die konzentrierte Wolke geladener Ionen, dringt in unsere Atmosphäre ein und unterbricht und stört andere magnetisierte elektrische Ladungen.

Das CME-Plasma, das vor tausend Jahren eintraf, traf auf keine elektrischen Geräte und reagierte einfach mit dem Sauerstoff und Stickstoff in unserer Atmosphäre, um schwaches Licht und ausgedehnte Polarlichter zu erzeugen, bevor es sich ohne Schaden auflöste.

CMEs treten im Zusammenhang mit dem elfjährigen Sonnenzyklus der Sonne auf, wenn ihre Aktivität ihren Höhepunkt erreicht und wieder abnimmt. Im nächsten Jahr oder so stehen wir kurz vor einem Höhepunkt. Während dieser kurzen Zeitspanne sind die magnetischen Feldlinien der Sonne besonders chaotisch, mit der schnellen Beschleunigung geladener Teilchen, die als Sonneneruptionen und CMEs ausgestoßen werden können.

Direkt getroffene CME-Ereignisse wie die im Jahr 1000 n. Chr. und 1859 sind der Höhepunkt einer Reihe von Worst-Case-Szenarien.

Wenn ein CME Atome, Elektronen und Ionen mit ausreichender Energie enthält … und der Ausstoß genau so ausgerichtet ist, dass er auf die Erde (selbst ein sich bewegendes Ziel im Orbit) trifft … und die Magnetfelder des CME und der Erde „entgegengerichtet“ sind, „Der Vorfall wird in der Tat Ärger bedeuten – mehr als nur Nachtlichter und Polarlichtshows. Aber dazu kommen wir gleich.

In den meisten Fällen haben die von der Sonne emittierten CMEs jedoch eine relativ geringe Energie, sie liegen außerhalb des Ziels und/oder sie werden durch die magnetische Abschirmung der Erde abgelenkt.

Die National Oceanic and Atmospheric Administration schätzt, dass etwa alle 500 Jahre oder weniger mit einem CME-„Carrington-Ereignis“ zu rechnen ist, das die Erde treffen wird.

Berichten zufolge sind wir im Juli 2012 einer Kugel ausgewichen, als ein mächtiger CME in unsere Richtung schoss und mit 30 Kilometern pro Sekunde einen Punkt im Weltraum passierte, der nur neun Tage von unserem Orbit entfernt war.

In den Jahren seit 1859 ist unsere elektrische Infrastruktur weitverbreitet und vernetzt geworden. Wenn der massive geomagnetisch induzierte Stromstoß eines CME auf die Infrastruktur unseres Stromnetzes trifft, kommt es zu Explosionen, Bränden und Stromausfällen in unseren Kraftwerken und Umspannwerken, die dazu führen können, dass große Gebiete ohne Strom bleiben. Wenn man diese Auswirkungen auf Regionen mit mehreren Bundesstaaten oder sogar auf die ganze Welt ausdehnt, könnten die Ergebnisse unvorstellbar sein. Aber wir sollten sie uns besser vorstellen, denn „einmal alle 500 Jahre“ kann nicht ignoriert werden.

Als ob der Verlust der gesamten Stromversorgung nicht schon eine Katastrophe genug wäre, können CMEs und erhebliche Sonneneruptionen wichtige Kommunikationssysteme stören.

Die Ionosphäre befindet sich in der oberen Erdatmosphäre und dient als feuerfeste Oberfläche, die Kurzwellenkommunikation über große Entfernungen ermöglicht, eine Kommunikationsmethode, die als „Skywaving“ bekannt ist. Sonneneruptionen beeinträchtigen die Stabilität der Ionosphäre und gefährden diese Kommunikation.

GPS-Systeme sind für Funkübertragungen auf eine stabile Ionosphäre angewiesen. CME-Störungen können diese Messungen um Dutzende Meter aus dem Gleichgewicht bringen, mit katastrophalen Folgen für einige empfindliche Systeme.

Skywaving wird in Flugzeugen, Militär- und anderen Kommunikationssystemen eingesetzt, die keine satellitengestützten Kommunikationsdienste des Privatsektors nutzen können. Glücklicherweise werden immer mehr Kommunikationssatelliten in erdnahen Umlaufbahnen platziert, was ein zuverlässigeres, erweitertes Skywave-Refraktärsystem unterstützt.

Andererseits können Satelliten in der Erdumlaufbahn leicht durch Energiebombardements durch starke Sonneneruptionen und CMEs beschädigt werden. Besonders gefährdet sind Kommunikationssatelliten im oberen geostationären Orbit.

Ohne Strom über einen längeren Zeitraum wäre unser Lebensstil, wie wir ihn kennen, völlig gestört und wir würden in das buchstäbliche und im übertragenen Sinne dunkle Zeitalter eintauchen.

Den Backup-Generatoren würde innerhalb weniger Stunden oder Tage der Treibstoff ausgehen. Danach wäre, gelinde gesagt, das Internet „down“. Und da immer mehr unserer Finanz-, Gesundheits-, Kommunikations-, Versorgungs- und Transportsysteme auf das Internet und die internetgestützte Blockchain angewiesen sind, würden auch diese Systeme zusammenbrechen.

Wie sah das tägliche Leben im Jahr 1830 aus? Wir sollten uns alle besser darüber informieren, da wir möglicherweise wochenlang in dieser Welt leben müssen. Viele werden es leider nicht überleben und erliegen Überschwemmungen, Kälte, Hitze, Krankheit, Gesetzlosigkeit, Unfällen und Hunger.

Wir können nicht alle 500 Jahre einen CME verhindern, der sich auf die Erde auswirkt, aber wir können und müssen einige Anpassungen an unseren Systemen vornehmen, um die oben beschriebenen Worst-Case-Szenarien einzuschränken oder zu verhindern.

In einigen wichtigen Bereichen machen wir bereits Fortschritte … aber es kann noch viel mehr getan werden.

Glücklicherweise bewegen sich CMEs nicht mit Lichtgeschwindigkeit; Es dauert zwischen 15 Stunden und mehreren Tagen, bis sie die Erde erreichen. Wir werden Zeit haben, sie kommen zu sehen, wenn wir über entsprechende erd- und weltraumgestützte Erkennungssysteme verfügen, damit wir Schutzmaßnahmen ergreifen können. Wir müssen unsere Frühwarnsysteme wie das Daniel K. Inouye Solar Telescope der National Science Foundation auf Maui weiterentwickeln. Frühere Warnungen vor möglichen CMEs geben Kraftwerksbetreibern die Möglichkeit, sich angemessen auf einen wahrscheinlichen Anstieg vorzubereiten, und geben Satellitenbetreibern Zeit, ihre Satelliten in den sicheren Modus zu versetzen.

So einfach es auch klingen mag: Die Stromnetzinfrastruktur kann vor CMEs geschützt werden, wenn sie ordnungsgemäß mit Kupfer oder anderen leitfähigen Materialien geerdet ist, die die Überspannungen sicher in den Boden leiten. Wir müssen sicherstellen, dass jedes Kraftwerk, jedes Umspannwerk und andere kritische Teile der Stromnetzinfrastruktur auf diese Weise geschützt sind.

Wenn wir diese Maßnahmen nicht ergreifen, wird ein großes CME-Ereignis die Erde vielleicht nicht zerstören, aber in nur wenigen Stunden könnte es uns zurück in die Steinzeit vor der Technologie werfen.

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