Zum Hauptinhalt springen

Den Sonnenstürmen auf der Spur

Eruptionen auf der Sonne können auf der Erde Stromnetze lahmlegen. ETH-Forscher konnten simulieren, wie die Ausbrüche entstehen – ein erster Schritt zu einem Vorhersagemodell.

Hat nicht nur optische Auswirkungen auf die Erde: In Kanada sieht man das Polarlicht nach einem Sonnensturm. (8. März 2012)
Hat nicht nur optische Auswirkungen auf die Erde: In Kanada sieht man das Polarlicht nach einem Sonnensturm. (8. März 2012)
Keystone

Bei gewaltigen Explosionen schleudert die Sonne Materie von sich, wobei sie Ströme von geladenen Teilchen ins All sendet. Wenn diese Sonnenstürme die Erde treffen, können die geomagnetischen Effekte Kommunikations- und Stromnetze lahm legen.

Als im Herbst 2003 einige der bisher stärksten Eruptionen auf der Sonne registriert wurden, fiel in Südschweden der Strom aus, und Flugrouten mussten umgeleitet werden, weil Kommunikationsverbindungen über den Polregionen zusammenbrachen.

Ähnlich wie Erdbeben, Lawinen oder die Börse

Dem Team um Hans Jürgen Herrmann von der ETH Zürich ist es nun gelungen, im Computermodell die statistische Grössenverteilung und zeitliche Abfolge der Eruptionen korrekt nachzubilden. «Die Übereinstimmung mit Satellitenmessungen ist beeindruckend», schreiben die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift «Nature Communications».

Dabei ist die Sonne eigentlich gar nicht Herrmanns Thema, er ist Spezialist für Computerphysik. Doch die Vorgänge bei Sonneneruptionen ähneln verblüffend jenen bei Erdbeben, Lawinen oder Börsenmärkten, erklären die Forscher in einer Mitteilung der Hochschule.

Beispiel Sandhaufen

Diese Systeme können Energie aufstauen, sich also quasi «verhaken», und dann stossweise freisetzen. Fachleute sprechen von einer selbstorganisierten Kritizität. Ein Beispiel dafür ist ein Sandhaufen, auf den Körner rieseln. Er wächst, bis sich ab und zu eine Lawine löst – kleinere häufiger, grosse seltener. Über lange Zeiten betrachtet bleibt der Haufen gleich hoch, er organisiert sich selbst um einen kritischen Zustand.

Auch bei Sonneneruptionen wird magnetische Energie, die sich aufgestaut hat, plötzlich freigesetzt. Die Sonne besteht aus einem heissem Plasma aus Elektronen und Ionen. Zu Explosionen – den sogenannten Solar Flares – kommt es, wenn das Magnetfeld eine Art Schläuche formt, die sich überkreuzen. Dieses System ist turbulent, wie herumwirbelnde Flüssigkeiten oder Gase.

Immer korrekte Resultate

Das Modell von Herrmanns Team berücksichtigt erstmals sowohl die Turbulenz als auch die selbstorganisierte Kritizität. «Uns ist es gelungen, das gesamte Bild, wie die Solar Flares auftreten, wiederzugeben», sagte der Forscher. Mit wochenlangen Rechnungen auf einem Supercomputer konnte das Team zeigen, dass das Modell immer korrekte Resultate lieferte, auch wenn Details geändert wurden.

Dieser Nachweis von zeitlich-energetischen Zusammenhängen sei der erste Schritt für ein Vorhersagemodell, sagte Herrmann. Ihre Aussagen seien jedoch lediglich statistisch – man könne deshalb nur Wahrscheinlichkeiten voraussagen. Prognosen einzelner Ereignisse seien nicht möglich.

(SDA)

Dieser Artikel wurde automatisch aus unserem alten Redaktionssystem auf unsere neue Website importiert. Falls Sie auf Darstellungsfehler stossen, bitten wir um Verständnis und einen Hinweis: community-feedback@tamedia.ch