Themas des Tages

Wissenschaft kompakt

Weltraumwetter

Wir erklären heute das Phänomen des Weltraumwetters und erläutern,
warum es eine latente Gefahr für uns auf der Erde darstellt.

Am heutigen deutschen „Tag der Raumfahrt“ wollen wir uns im Thema des
Tages dem sogenannten „Weltraumwetter“ widmen. Auf den ersten Blick
scheint es sich dabei um ein Oxymoron zu handeln, also eine
Zusammenstellung zweier sich widersprechender Begriffe. Immerhin
beschreibt das „Wetter“ im ursprünglichen Sinne den spürbaren,
kurzfristigen Zustand der Atmosphäre, um genau zu sein sogar nur der
Troposphäre, dem untersten Bereich der Lufthülle der Erde. Als
Weltraum dagegen bezeichnet man den Raum zwischen den Himmelskörpern.
Diese haben zwar keine feste Grenze zum Weltraum, sondern eher einen
fließenden Übergang zwischen der Atmosphäre, die nach außen hin immer
„dünner“, also immer weniger Teilchen beherbergt. Ab einer bestimmten
Höhe spricht man aber vom Beginn des Weltraumes, eines Bereiches mit
extrem geringer Teilchendichte. Wie passt das zusammen?

Da der Weltraum nach obiger Definition also kein wirklich „leerer
Raum“ ist, sondern – genau wie die Atmosphären der Himmelkörper –
kleine Teilchen beinhaltet (Gase, Staub etc.), lassen sich Analogien
herstellen. So kann es durch „Sonnenwinde“ im Weltraum durchaus
stürmisch zugehen und auch für „Regen“ ist gesorgt, wenn kleinste
Teilchen von der Sonne auf die Erde prasseln. Immer dann, wenn die
Auswirkungen vom Sonnenwind und -regen für uns Menschen auf der
Erdoberfläche sichtbar oder spürbar werden, sprechen Experten vom
Weltraumwetter. Eine weitere Analogie wurde damit ganz beiläufig
angesprochen: Genauso wie das rein irdische Wetter wird auch das
Weltraumwetter maßgeblich von der Sonne bestimmt, wenngleich es auch
viele weitere Einflussfaktoren gibt.

Unter Sonnenwind verstehen wir einen Strom elektrisch geladener
Gasteilchen, die von der Sonne in alle Richtungen wegströmen.
„Stürmisch“ wird es dann, wenn es zu einem „koronalen Massenauswurf“
(englisch: Coronal Mass Ejection, kurz: CME) kommt. Es handelt sich
dabei um eine Art Explosion auf der Sonne, bei der nicht nur eine
gewaltige Menge an Teilchen, sondern auch ganze Magnetfelder von der
Sonne weggeschleudert werden. Dieses Gemisch nennt man „Plasma“.
Manchmal beobachtet man auch sogenannte „Flairs“, eine Art Blitz, bei
der sich Röntgenstrahlung, also elektromagnetische Energie oder Licht
mit Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen ausbreitet.

In unregelmäßigen Abständen sind Sonnenstürme zur Erde gerichtet.
Generell schützt uns das Magnetfeld bzw. die darin eingefangenen
geladenen Teilchen, der sogenannte Strahlungsgürtel, vor dem
gefährlichen Plasma des Sonnenwindes. Ist der Partikelstrom aber zu
stark, wird dieses Schutzschild verformt und es können sich vermehrt
Schwachstellen auftun. Im schönsten Fall dringen nur verhältnismäßig
wenige geladene Partikel des Sonnenwindes bis in die obere Atmosphäre
ein, wo sie auf Sauer- und Stickstoffteilchen treffen, diese anregen
und zum Leuchten bringen. Diesen Effekt kennen wir als
ungefährliches, aber optisch sehr ansprechendes Polarlicht. Im
schlimmsten Falle gelangen aber größere Mengen an geladenen Teilchen
in die Atmosphäre und sorgen für starke elektrische Ströme. Diese
beeinträchtigen in erster Linie Gerätschaften in größerer Höhe wie
Satelliten oder Computersysteme in Flugzeugen. Dadurch können die
Navigations- und Kommunikationssysteme auf der Erde in
Mitleidenschaft gezogen werden oder gar ausfallen. Die Verformung des
Magnetfeldes kann sich aber auch am Erdboden bemerkbar machen, indem
sich beispielsweise in Stromleitungen große Spannungen aufbauen und
starke Ströme fließen können, die zu Überlastungen und Ausfällen im
Stromnetz führen.

Ähnlich wie beim Wetter gilt es diese gefährlichen Situationen
möglichst zu erkennen, mögliche Auswirkungen vorherzusagen und
Warnungen auszusprechen. Mit vielen unterschiedlichen Messgeräten
wird die Sonne pausenlos beobachtet und die Richtung und Stärke
etwaiger Sonnenstürme gemessen. Wenn sich ein solcher ereignet,
bleiben noch zwei bis vier Tage Vorlaufzeit, bevor sie die Erde
erreichen. Mit verschiedenen Maßnahmen können Auswirkungen und
Schäden an technischen Systemen vorgebeugt werden.

Dipl.-Met. Adrian Leyser
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 24.09.2023

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