Weltraumwetter: Was ist das und wie beeinflusst die Sonne die interplanetare Umwelt?

Der bekannteste und sichtbarste Effekt des Weltraumwetters ist das Nord- und Südlicht. Neben diesen spektakulären Naturphänomenen stellt es jedoch auch eine reale Bedrohung dar und kann die internationale Infrastruktur, Technologie und Kommunikationssysteme beeinträchtigen.

Die Bedrohung, die das Weltraumwetter für die Infrastruktur, die Industrie und die Allgemeinheit darstellt, ist so groß, dass einige Länder, wie das Vereinigte Königreich, es seit 2011 in das nationale zivile Gefahrenregister aufgenommen haben und sogar ein Met Office Space Weather Operations Centre (MOSWOC) eingerichtet haben.

Das Weltraumwetter besteht aus Teilchen, elektromagnetischer Energie und Magnetfeldern. Magnetfelder, Strahlung, Partikel und Materie, die von der Sonne ausgestoßen wurden, können mit dem Magnetfeld der Erde und der oberen Atmosphäre interagierenund eine Vielzahl von Auswirkungen haben.

Extreme Ereignisse, die die größten Auswirkungen haben, können jederzeit während des Höhepunkts des 11-jährigen Sonnenzyklus auftreten. Teilchenströme von der Sonne, die vom Sonnenwind getragen werden, treffen ständig auf die Erde. Zu Zeiten der höchsten Aktivität kommt es zu einer Zunahme der Einschläge auf der Erde.

Weltraumwetterereignisse

Ein koronaler Massenauswurf (CME) ist der Auswurf von Material von der Sonne in den interplanetaren Raum. Wenn das Material auf die Erde gerichtet ist, kann das Ereignis zu einer Störung des Magnetfelds und der Ionosphäre der Erde führen.

Sonneneruptionen sind plötzliche Freisetzungen von Energie über das gesamte elektromagnetische Spektrum. Sie lassen sich nur schwer vorhersagen, und die Energie kann bereits 8 Minuten nach dem Auftreten eines solchen Ereignisses in der Erdatmosphäre nachgewiesen werden.

Obwohl es aufgrund des lokalen Magnetfelds der Sonne auch Tage dauern kann, bis sie die Erde erreichen, ist ihre Ankunftszeit für die Weltraumwettervorhersage am wichtigsten. Die verschiedenen Aspekte des Weltraumwetters haben eine Vielzahl von Auswirkungen auf die Menschheit und die von uns genutzte Technologie.

Die Überwachungszentren verwenden nummerierte Skalen, die von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) entwickelt wurden, ähnlich denen, die für Hurrikane oder Erdbeben verwendet werden. Sie werden weltweit verwendet, um Weltraumwetterbedingungen zu klassifizieren und die Auswirkungen auf Menschen und Systeme zu kommunizieren.

Auswirkungen und Störungen

Die NOAA-Skalen beschreiben den Grad der Störung und die möglichen Auswirkungen für drei Arten von Weltraumwetter: Radio-Blackouts (R-Skala), geomagnetische Stürme (G-Skala) und Stürme der Sonnenstrahlung (S-Skala). Das Ausmaß der Auswirkungen hängt von den verwendeten technischen Systemen ab.

Dies ist weltweit sehr unterschiedlich. So hat das britische Stromnetz viel kürzere und besser vernetzte Leitungen als das nordamerikanische, was es weniger anfällig für Weltraumwetter macht.

Funkausfälle treten auf, wenn die Ionosphäre, ein dynamischer Teil der oberen Atmosphäre, der als Reflektor für Hochfrequenzkommunikation (HF) dient, während einer Sonneneruption Signale eher absorbiert als reflektiert. Dadurch werden die Kommunikationssysteme auf der sonnenbeschienenen Seite der Erde gestört.

Geomagnetische Stürme sind große Störungen im Magnetfeld der Erde , die durch Veränderungen im Sonnenwind und in der Struktur des interplanetaren Magnetfelds (IMF)verursacht werden. Diese Veränderungen im Sonnenwind entstehen durch Störungen auf der Sonne, wie etwa durch starke koronale Massenauswürfe (CMEs). Ihre Auswirkungen können mehrere Tage lang spürbar sein.

Stürme der Sonneneinstrahlung

Neben großen Sonneneruptionen können auch solare Strahlungsstürme auftreten, die aus sehr energiereichen Protonen bestehen und sich vor allem auf die Polarregionen auswirken. Dies wird als Polkappenabsorption bezeichnet und beeinträchtigt vor allem die Hochfrequenzkommunikation (HF) in diesen Regionen.

Im Weltraum können Astronauten und Satelliten einer hohen Strahlung ausgesetzt sein. Zwar können während eines Sonnensturms außerhäusige Aktivitäten (Weltraumspaziergänge) vermieden werden, doch könnten Satelliten einer übermäßigen und schädlichen Strahlung ausgesetzt werden.

Obwohl die Atmosphäre einen erheblichen Schutz bietet, haben sich Nutzlast und Strahlung von Weltraumwetterereignissen gelegentlich auf Bodensysteme ausgewirkt. Ebenso können Flugzeuge, Besatzungen und Passagiere auf Polarrouten in hohen Breitengraden in sehr seltenen Fällen einer erhöhten Strahlung ausgesetzt sein.

Die Erforschung des Weltraumwetters und seiner Auswirkungen auf das interplanetare Medium ist von entscheidender Bedeutung, um besser zu verstehen, wie diese Ereignisse nicht nur die Erde, sondern auch andere Himmelskörper in unserem Sonnensystem beeinflussen. Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Technologien sind unerlässlich, um unsere Fähigkeit zur Vorhersage und Abschwächung ihrer Auswirkungen in der Zukunft zu verbessern.