Wegen eines Sonnensturms war in der Nacht zum Mittwoch in vielen Regionen der USA ein faszinierendes Wetterphänomen zu beobachten: Selbst in Washington oder South Dakota waren flimmernde Polarlichter am Himmel zu sehen. Normalerweise treten diese nur in der Nähe von Nord- und Südpol auf. In den kommenden Tagen werden weitere Sonnenstürme erwartet. Dabei können nicht nur erneut Polarlichter auftreten. Es drohen auch leichtere Auswirkungen auf GPS-Signale oder Satellitentechnik. Aber was genau sind Sonnenstürme überhaupt und welchen Schaden können sie auf der Erde anrichten?

Was ist ein Sonnensturm?

Die Sonne sendet ständig Strahlung und geladene Teilchen ins All, dieses Phänomen nennt man auch Sonnenwind. Immer wieder kommt es außerdem auf der Sonne zu Eruptionen: Dabei wird in einem Areal der Sonne vorübergehend eine deutlich größere Menge an Teilchen und Strahlung ausgestoßen als sonst. Diese können auch die Erde erreichen, man spricht dann von einem Sonnensturm.

Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung beschreibt drei verschiedene Merkmale von Sonneneruptionen, die meist gemeinsam auftreten. Zum einen werden hochenergetische Teilchen (vor allem Protonen) ausgestoßen, die die Sonne mit hoher Geschwindigkeit verlassen. Werden diese in Richtung der Erde ausgesendet, benötigen sie nur etwa eine Stunde, um dort einzutreffen. Außerdem entstehen Röntgenblitze, die sich unserem Planeten mit Lichtgeschwindigkeit nähern und ihn schon acht Minuten nach einer Eruption erreichen können. Auf der Erde sind sie daher die ersten Anzeichen eines Sonnensturms.

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Außerdem stößt die Sonne bei einer Eruption eine Plasmawolke aus, die aus Elektronen, Protonen und Atomkernen besteht. Man spricht hierbei auch von einer CME (coronal mass ejection). Die Plasmawolke, die für viele Auswirkungen des Sonnensturms verantwortlich ist, nähert sich der Erde „nur“ mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 Kilometern pro Sekunde. Sie benötigt deshalb etwa ein bis zwei Tage, bevor sie die Erde erreicht.

Atmosphäre schützt die Erde vor Sonnenstürmen

Durch die Erdatmosphäre und ihr Magnetfeld sind wir zu einem guten Teil vor den Sonnenstürmen geschützt. Die geladenen Teilchen der Plasmawolke werden abgelenkt und bewegen sich in einem Abstand von etwa 70.000 Kilometern um die Erde herum. Bei stärkeren Sonnenstürmen können aber dennoch Auswirkungen spürbar sein. So können sich in Stromnetzen höhere Spannungen aufbauen, wodurch sie zusammenbrechen können. Sonnenstürme können GPS-Signale stören und elektronische Geräte in ihrer Funktion beeinträchtigen. Im Internetzeitalter würde daher ein sehr heftiger Sonnensturm kaum vorhersehbare Folgen haben. Auch die Satellitentechnik im All ist gefährdet: So waren im Februar 40 Satelliten von Elon Musks Unternehmen SpaceX wegen eines Sonnensturms aus ihrer Umlaufbahn geraten und in der Atmosphäre verglüht.

Während des Kalten Krieges kam es nach einer Sonneneruption bereits einmal beinahe zu einer Katastrophe: Nach Berichten ehemaliger US-Militärangehöriger fielen im Jahr 1967 alle drei Radaranlagen des US-Atomraketen-Frühwarnsystems aus. Die amerikanischen Streitkräfte vermuteten Russland als Schuldigen und versetzten ihre mit Atomsprengköpfen beladenen Flugzeuge in Alarmbereitschaft. In der letzten Minute soll es Forschenden damals gelungen sein, die Verantwortlichen aufzuklären: Ein Sonnensturm und kein militärischer Angriff steckte hinter den Ausfällen.

Polarlichter auch im Süden der USA zu sehen

Seit dem Eintreffen des Sonnensturms am Dienstag wurden noch keine größeren Ausfälle von Elektronik gemeldet. Dafür war am Himmel ein für viele Orte außergewöhnliches Phänomen zu bestaunen: Im Internet posteten etliche Menschen Bilder von Polarlichtern. Auch diese entstehen durch Sonnenstürme. Die elektrisch geladenen Teilchen der Plasmawolke treffen in den oberen Schichten der Atmosphäre auf Sauerstoff- und Stickstoffatome und regen diese zum Leuchten an, was die faszinierenden Lichterscheinungen auslöst.

Normalerweise sind die Erscheinungen nur in den Polargebieten zu beobachten. Bei stärkeren Sonnenstürmen können sie aber auch in anderen Regionen auftreten. So waren schon während des letzten größeren Sonnensturms auch Polarlichter über Kiel und Schleswig-Holstein zu sehen. An diesem Dienstag waren die Lichter in mehreren Regionen der USA zu beobachten, darunter South Dakota und Washington.

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Weitere Sonnensturmaktivität erwartet

In den kommenden Tagen wird es vielleicht noch weitere Gelegenheiten geben, Polarlichter zu sichten. Die Weltraumphysikerin Tamitha Skov, die auch den Sonnensturm von Dienstag vorhergesagt hatte, schrieb am Dienstag Abend bei Twitter: „Auch wenn der Sonnensturm jetzt nachlässt, es ist noch mehr Gestürme auf dem Weg. Es fehlt nicht viel, damit wir in den nächsten Tagen wieder zum Sturmlevel zurückkehren.“

Das amerikanische Space Weather Prediction Center NOAA sagt sowohl für Donnerstag, den 21. Juli, als auch für Freitag, den 22. Juli, Sonnensturmaktivität der Kategorie G1 voraus. Das bedeutet, es sind geomagnetische Effekte zu erwarten, die vermutlich aber nicht stark ausfallen werden, sondern auf einer Skala von eins bis fünf der niedrigsten Stufe entsprechen.

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