Ausbruch auf der Sonne entfacht Protonensturm

Am gestrigen Mittwochabend ereignete sich auf der Sonne in der Fleckengruppe 10808 am äußersten östlichen Sonnenrand ein spektakulärer Röntgenstrahlungsausbruch, auch als Flare bezeichnet. Seine Intensität erreichte die Klasse X17, ein Wert, der nur sehr selten erreicht wird und auf der fünfteiligen Ereignisskala des US-amerikanischen Space Environment Center (SEC) gerade noch in Klasse 4 fällt. Auf der Erde merkt man davon nichts: Die Atmosphäre absorbiert die Röntgenstrahlung von der Sonne vollständig. Die Intensität der Röntgenstrahlung wird daher von Satelliten erfasst.

Röntgenstrahlungsausbrüche werden dekadisch in die Klassen A, B, C, M und X unterteilt, ihre Intensität innerhalb der Klasse wird mit einem Wert zwischen 1,0 und 9,9 festgelegt. Erreicht der Wert 10,0, wird er, außer in der Klasse X, der nächsten Klasse zugeteilt. Die fünf SEC-Warnstufen liegen bei M1, M5, X1, X10 und X20. Der bislang größte beobachtete Ausbruch im November 2003 wurde auf einen Wert zwischen X25 und über X30 geschätzt. Die für die Beobachtung eingesetzten Sensoren können maximal eine Intensität von X17 erfassen und laufen darüber in die Sättigung. Auch beim aktuellen Ausbruch gibt es Anzeichen dafür, dass die Sensoren gesättigt waren -- möglicherweise erreichte er X20. Im Internet lässt sich die Aktivität auf der Sonne in Echtzeit verfolgen.

Auf der Tagseite der Erde brachen gestern Abend alle Kurzwellenverbindungen über die Raumwelle, also Reflexionen an der Ionosphäre, stundenlang vollständig zusammen. Das bei 10 Zentimetern Wellenlänge (3 GHz) gemessene Sonnenrauschen stieg von knapp 100 auf über 27.000 Einheiten an, was auf der sonnenbeschienenen Seite der Erde zum vereinzelten Ausfall von Satelliten- und Mobilfunkverbindungen führen kann. Von dem Ereignis betroffen waren aufgrund des Sonnenstandes zum Zeitpunkt des Ausbruchs hauptsächlich Nord-, Mittel- und Südamerika.

Einige Stunden nach dem Röntgenstrahlungsausbruch erreichte der Protonenfluss von der Sonne in den frühen Morgenstunden des heutigen Donnerstags die erste Warnstufe. Bislang ist das Protonenereignis noch schwach ausgeprägt, die Werte steigen aber weiter an. Starke Protonenereignisse können die Sonnensegel, die Bordelektronik sowie die Bildsensoren von Satelliten beeinträchtigen und Kurzwellenverbindungen über transpolare Trassen unmöglich machen. Bei sehr starken Protonenereignissen steigt die Höhenstrahlung an -- Passagierjets auf transpolaren Trassen (beispielsweise Frankfurt-Los Angeles) müssen dann auf niedrigere Flugflächen ausweichen, um die Strahlenbelastung von Passagieren und Crews zu reduzieren. Weitere Ausbrüche in den kommenden Tagen könnten den Protonenfluss weiter steigen lassen.

Der Ausbruch ereignete sich am äußersten östlichen Sonnenrand. Die mit dem Ausbruch verbundene Plasmawolke wird die Erde daher voraussichtlich verfehlen. Ersten Einschätzungen zufolge ist die Fleckengruppe sehr groß und kompakt sowie magnetisch äußerst komplex und birgt daher weiterhin ein enormes Flare-Potenzial. Eine genauere Analyse ist aber erst in einigen Tagen möglich, wenn der Betrachtungswinkel besser wird. Binnen der kommenden zwei Wochen wird die Fleckengruppe den der Erde zugewandten Teil der Sonne überqueren und dabei voraussichtlich noch mehrere heftige Flares produzieren -- je zentraler ein Ausbruchsherd auf der Sonnenscheibe liegt, desto heftiger trifft eine bei einem Ausbruch ins All geschleuderte Plasmawolke die Erde und kann heftige geomagnetische Stürme und Nordlichter hervorrufen. Das SEC gibt die Wahrscheinlichkeit von Flares der Klasse X für die kommenden drei Tage mit jeweils 30 Prozent an, für die Klasse M liegt sie bei jeweils 70 bis 75 Prozent.

Der Zeitpunkt dafür ist ungünstig: Gerade in der Zeit um die Tag- und Nachtgleiche auf der Erde fallen geomagnetische Stürme im Jahresverlauf am heftigsten aus. In den kommenden zwei Wochen besteht die Möglichkeit, dass weitere Ausbrüche heftige geomagnetische Stürme auslösen, die auch in Mitteleuropa Nordlichter hervorrufen könnten. Sehr starke Stürme können bei Navigationssystemen, Satellitenverbindungen und Stromnetzen zu Störungen führen. So fiel beispielsweise am 13. März 1989 im kanadischen Quebec über Stunden hinweg der Strom aus, am 30. Oktober 2003 erwischte es das schwedische Malmö. Ende Oktober bis Anfang November 2003 gab es weltweit Störungen in Kommunikations- und Energiesystemen durch heftige Turbulenzen auf der Sonne, die ein Mitarbeiter des Instituts für Physik der Universität Greifswald in einem Bericht zusammengefasst hat.

Die für den Ausbruch verantwortliche Fleckengruppe 10808 erhielt mit ihrem Auftauchen auf der Sonnenscheibe gerade erst ihre Nummer -- es handelt sich jedoch um einen Wiedergänger. Als Fleckengruppe 10798 hatte genau das gleiche Gebiet bei der letzten Sonnenrotation für einige Ausbrüche gesorgt, die aber bei weitem nicht so heftig ausfielen. Am 24. August sorgte ein vorangegangener Ausbruch der Klasse M aus dieser Fleckengruppe für einen heftigen geomagnetischen Sturm, der stundenweise den Höchstwert K9 erreichte. Während des anschließenden zweiwöchigen Durchgangs der Fleckengruppe auf der Rückseite der Sonne zeichneten Koronagrafen an Bord von Satelliten immer wieder heftige Masseausbrüche auf, die vermutlich von der gleichen Region stammten. (uma)