Vom 11. bis zum 13. Mai tagten Fachleute auf Einladung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Neustrelitz zum 4. Nationalen Weltraumwetter-Workshop. Die Veranstaltung soll das Bewusstsein hinsichtlich möglicher Einflüsse solarer Ereignisse auf unsere hochtechnologisierte Gesellschaft sensibilisieren. Vor allem geht es den Forschern um Frühwarnung und einen Notfallplan für extreme Weltraumwetterlagen.
Es ist höchste Zeit, sich ernsthaft Gedanken über diverse Auswirkungen der Sonnenaktivität auf unsere heutige Gesellschaft zu machen. Davon sind Experten überzeugt. Trotzdem muss noch viel geschehen. Und gerade von der Wissenschaft gibt es bei diesem Thema zuweilen Ablehnung und Widerstand, genau dort, wo es um tiefgreifende biologische Effekte geht sowie um den Menschen und seine Gesundheit. Dass wird sich ändern müssen. Doch zumindest mit Blick auf die Gefahr von Sonneneruptionen für die irdische Technologie besteht Einigkeit.
Die Bestrebungen, diesem Thema allgemein eine höhere Bedeutung beizumessen und dabei deutlich herauszuarbeiten, welche Folgen heftige Sonnenausbrüche auf die Erde und unsere Zivilisation haben können, mündeten hierzulande nun in den 4. Nationalen Weltraumwetter-Workshop – nach entsprechenden Veranstaltungen in den Jahren 2000, 2005 und 2008. Die DLR stellt fest, dass ihre Tagungen dazu beigetragen hätten, die Problematik »Weltraumwetter« in Deutschland zu etablieren.
Klar ist: Der technologische Fortschritt macht uns abhängiger denn je. Von Sonnenmaximum zu Sonnenmaximum dauert es im Schnitt rund elf Jahre. Und jedes Mal werden wir noch abhängiger von anfälliger Technologie. Die Erde lässt sich aber eben nicht aus dem kosmischen Geschehen auskoppeln. Was auf der Sonne geschieht, wirkt sich über den interplanetaren Raum auch auf unseren Planeten aus und bestimmt das »Weltraumwetter«: Erdmagnetosphäre, Ionosphäre, tiefere Schichten der Atmosphäre, alles ändert sich mit den solaren Schwankungen.
Ein heftiger Flareausbruch mit seinem Schwall energiereicher elektromagnetischer Strahlung sowie dem anschließenden Auswurf riesiger Schauer geladener Teilchen kann auf der Erde ein »blaues Wunder« bewirken, nicht nur in Gestalt leuchtender Polarlichter am Himmel, die allerdings eher grün und rötlich glühen, sondern auch in Gestalt von Funkstörungen und Stromausfällen, Problemen mit Kommunikations- und Navigationssatelliten und unter anderem einer erhöhten Strahlenbelastung im Flugverkehr. Energiereiche Teilchen können Detektoren und verschiedenste andere Bestandteile der Bordelektronik von Satelliten zerstören, die Schäden können schnell in die Milliarden gehen.
Daher diskutierten DLR-Wissenschaftler nun mit Fachleuten und Behördenvertretern, um einen Notfallplan auszuarbeiten. Dr. Jens Berdermann vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Neustrelitz betont angesichts der zahlreichen Folgen eines starken Sonnenereignisses:
»Eine zuverlässige und exakte Vorhersage des Weltraumwetters ist daher von entscheidender Bedeutung, um geeignete Schutzmaßnahmen ergreifen zu können.«
Nun, bis heute scheitert die Wissenschaft letztlich daran, allein schon das irdische Wetter zuverlässig vorherzusagen. Und nun »Weltraumwetter«? Viele Phänomene der Sonne bleiben bis heute tatsächlich rätselhaft, doch etliche Entwicklungen lassen sich bereits in der Entstehung beobachten, sodass hier eine Vorhersage durchaus möglich ist, selbst wenn Überraschungen nie ausgeschlossen sind. Mindestens ein weiteres Problem gibt es noch dabei: Auch heute noch weiß niemand, wie stark ein Sonnenereignis im Extrem werden kann und mit welchen Bedrohungen im schlimmsten Fall gerechnet werden muss.
(Anzahl der Sonnenflecken, sowie die tatsächliche (blau) als auch die vorhergesagte (rot) Entwicklung des Sonnenzyklus und der Flecken)
Die Wissenschaft befindet sich hier erst in den Anfängen. Sonnenflecken als deutlichstes Anzeichen der Aktivität werden bis auf seltene Ausnahmen seit ein paar Jahrhunderten beobachtet, und erst seit recht kurzer Zeit verstehen Astrophysiker die Sonnenaktivität besser. Doch viele Details bleiben noch völlig unklar. Gewalt und Folgen riesiger Flareausbrüche und koronaler Massenauswürfe sind erst vor wenigen Jahrzehnten erkannt worden. Wie gesagt, unsere Zivilisation wird hier zudem fortwährend anfälliger.
Als im September 1859 zum ersten Mal in der Geschichte ein Weißlicht-Flare beobachtet wurde, gab es gerade mal die Telegrafen-Technologie. Die Plasmawolke traf mit aller Wucht auf die Erde und löste einen starken geomagnetischen Sturm aus, doch die Schäden hielten sich noch in Grenzen. Und doch, von den Telegrafenmasten sprühten die Funken, Personal in den Stationen erlitt teils elektrische Schocks und die Verbindungen brachen über weite Teile Europas und den USA zusammen.
Die Magnetometer spielten damals verrückt, wobei Astronomen schon damals sehr bald einen Zusammenhang mit den seltsamen Vorgängen auf der Sonne vermuteten. Käme es heute zu einem derartigen »Sonnensturm«, wären die Folgen ungleich fataler. Laut Kalkulationen aus dem Jahr 2013 müssten allein die USA mit Schäden von bis zu 2,6 Billionen Dollar rechnen. Am 23. Juli 2012 wurde ein solarer Supersturm der »Carrington-Klasse« beobachtet, dessen Plasmafront glücklicherweise an der Erde vorbeirauschte. Es dauerte lange, bis die Öffentlichkeit von diesem Ereignis erfuhr: Die NASA publizierte ihre Daten erst am 28. April 2014.
Auf der jetzigen DLR-Tagung tauschten die Wissenschaftler aktuelle Forschungsergebnisse aus und diskutierten auch einen Plan für den Ernstfall eines extrem starken, auf die Erde gerichteten Massenauswurfs nach Art des Carrington-Ereignisses. Wie Berdermann betont: »Derzeit gibt es noch keinen nationalen Notfallplan für Extremereignisse im Weltraumwetter.«
Entsprechend ging es bei dem Workshop darum, ein Positionspapier zu erstellen, um politische Entscheidungsträger über das wichtige, aber noch zu wenig bekannte Thema zu informieren. Immer noch interessieren sich zu wenige Menschen, vor allem auch unter jenen Entscheidungsträgern, für das Weltraumwetter.
Das Positionspapier dient auch dem Zweck, den Entwicklungsbedarf sowie die Notwendigkeit eines nationalen Notfallkonzepts deutlich zu machen, wobei natürlich gerade die Wissenschaft gefordert ist. Sie ist es, die Informationen und Erkenntnisse durch Beobachtung und Erforschung der Sonne gewinnt, um sinnvolle Vorhersagen abgeben zu können. Erst im vergangenen Februar startete ein neuer Satellit zur Überwachung des Weltraumwetters – das Deep Space Climate Observatory (DSCOVR).
Dieses neue Observatorium erfasst gleich eine ganze Reihe wichtiger Daten, es misst den dynamischen Druck, die Protonendichte oder auch das interplanetarische Magnetfeld. Nur wenige Sekunden dauert es, bis die Signale dieses Satelliten die Erde erreichen. Laut Berdermann erlaubt DSCOVR »mit einer Vorlaufzeit von 30 bis 60 Minuten eine Aussage über die Stärke des Sonnensturms und die Effizienz der Einkopplung des Sturms in die Erdatmosphäre, wobei der Sonnensturm mit 800 bis 2000 Kilometern pro Sekunde wesentlich langsamer ist als das Signal vom Satellit bis zur Erde.« Damit wären dann auch Prognosen möglich, welche Auswirkungen auf technische Systeme zu erwarten sind.
Nun geht es aber nicht nur darum, was man im Fall eines heftigen Ereignisses tun soll, sondern wer genau was und wann zu tun hat. Wie also müssen sich Behörden und Fachleute untereinander abstimmen? Wo laufen alle Informationen zusammen? Welche Schritte müssen diverse Zentren unternehmen? Das Ausmaß des Ereignisses, das unseren Planeten weitflächig trifft, erfordert laut DLR nicht nur lokale Maßnahmen, sondern eine internationale Abstimmung. Immerhin wäre eine Schadensbegrenzung möglich, und so stellt Dr. Berdermann fest:
»Bei sehr starken Ereignissen könnten Satellitenbetreiber rechtzeitig die empfindlichen Mess- und Kommunikationsbereiche der Satelliten aus dem Sonnenwind drehen oder Satelliten komplett abschalten, um ein internes oder externes Aufladen aufgrund von geladenen Teilchen im Sonnenwind zu vermeiden.«
Die Kommunikation während des Flugverkehrs ließe sich auf Kurzwellenfunk umstellen, Flugrouten ändern und niedriger wählen. Außerdem könnte öffentlich vor größeren Ungenauigkeiten oder sogar Ausfällen von Navigationstechnologie gewarnt werden. Die Stromnetz-Betreiber wiederum wären ebenfalls vorab über das mögliche Auftreten von geomagnetisch induzierten Strömen informiert und damit eher in der Lage, entsprechend darauf zu reagieren.
Wie so oft, könnte all dies im Ernstfall lediglich den berühmten Tropfen auf dem heißen Stein bedeuten. Doch dürfte feststehen, dass Sicherheitsvorkehrungen gegen irgendwann bevorstehende große solare Ereignisse durchaus Sinn machen. Einerseits ist hier die »Gewalt-Obergrenze« solcher Vorgänge nicht bekannt, andererseits lässt die wachsende Technologisierung solche Maßnahmen notwendiger werden denn je.
Allerdings klammert auch die aktuelle Forschung einige wesentliche Aspekte noch weitgehend aus, insbesondere mögliche Einflüsse der Sonnenaktivität auf die menschliche Gesundheit. Um eine erhöhte Strahlenbelastung im Flugverkehr geht es dabei nicht, sie wird allgemein ernst genommen. Schon vor langer Zeit haben Wissenschaftler jedoch unter anderem interessante Parallelen zwischen dem Verlauf der Sonnenaktivität und der Häufigkeit von Herzinfarkten oder Schlaganfällen und anderen Erkrankungen gefunden. In der Regel wurden ihre Ergebnisse als unhaltbar oder gar unsinnig abgelehnt.
Noch heute halten viele Fachleute entsprechende Zusammenhänge eher für absurd und belustigen sich zuweilen sogar über derlei Behauptungen. Andererseits gibt es immer wieder bestätigende Erkenntnisse, die eine ganz andere, aber sehr deutliche Sprache sprechen. So stieß die Physikerin Tamara K. Breus von der Russischen Akademie der Wissenschaften vor einigen Jahren auf einige bemerkenswerte Fakten und bestätigt damit frühere Erkenntnisse auf aktueller Grundlage.
In Folge von solar bewirkter Magnetstürme treten sogenannte Pc1-Pulse auf – geomagnetische Pulse in einem Periodenbereich zwischen 0,2 und fünf Sekunden, die somit auch in den Frequenzbereich des menschlichen Herzens fallen. Breus fand einen sehr klaren Zusammenhang zwischen Pc1-Pulsen und Notarztrufen von Patienten, die über Herzbeschwerden klagten.
Die große Datenmenge der Untersuchung lässt deutliche Schlussfolgerungen zu, auch, wenn gerade die physikalischen Hintergründe der Pc1-Pulse komplex und daher noch nicht völlig verstanden sind. Noch heute ist es nicht einfach, solche Forschungen nach außen zu tragen. Dies nicht nur, weil in einigen Kreisen noch immer eine Abwehrhaltung vorherrscht. So erklärte Breus seinerzeit:
»Unsere Forschung hat interdisziplinären Charakter, und wir haben daher große Probleme, unsere Resultate zu publizieren. Physiker lesen in aller Regel keine medizinischen Fachjournale und physikalische Fachzeitschriften tun sich schwer damit, Themen aus der Medizin zu veröffentlichen. Wir glauben aber, dass man dem Einfluss der Sonnenaktivität auf den Menschen mehr Aufmerksamkeit schenken sollte. Denn unsere Forschungsergebnisse der vergangenen Jahre haben gezeigt, dass zwischen 13 und 30 Prozent aller Notarztanrufe aufgrund eines Herzproblems oder eines Gehirnschlages in Verbindung mit der solaren Aktivität stehen. … Hier in Russland denkt man darüber nach, wie man Menschen vor den negativen Wirkungen des Weltraumwetters schützen kann. Hierzu gibt es mittlerweile regelmäßig Warnungen im Radio.«
Es ließen sich viele weitere Beispiele für Untersuchungen nennen, die einen deutlichen Zusammenhang zwischen Gesundheit und Sonnenaktivität aufzeigen. Im vergangenen Januar haben norwegische Wissenschaftler ihre Ergebnisse zu historischen Geburts- und Sterbedaten publiziert. Ihre Analyse erfasst mehr als 9000 Menschen der Geburtenjahrgänge 1676 bis 1878.
Sie kommen zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass Kinder, die während einer Phase niedriger Sonnenaktivität geboren wurden, rund fünf Jahre länger lebten als solche, die bei hoher Aktivität zur Welt kamen. Dabei gehen die Forscher beim durchschnittlich elfjährigen Sonnenzyklus von drei Jahren hoher Aktivität und acht Jahren eher niedriger Aktivität aus. Die norwegischen Wissenschaftler vermuten, dass die veränderte UV-Strahlung die Lebensdauer beeinflusst – hohe UV-Strahlung bewirke einen Abbau wichtiger Vitamine im Körper der werdenden Mütter.
Vieles bleibt noch ungeklärt, doch gibt es genügend Gründe, von gesundheitsschädlichen Effekten hoher Sonnenaktivität auszugehen und dieses Thema nicht von vornherein als unwissenschaftlich abzulehnen, sondern mit allem erforderlichen Ernst zu verfolgen.
Und wie wird sich die Sonne künftig verhalten? Das Maximum ihrer Aktivität scheint vorbei, doch war der aktuelle Zyklus 24 sehr schwach. Solche Zyklen sind durch wiederholte Maxima gekennzeichnet, erwartet werden drei Spitzen. Das erste Maximum ereignete sich 2011 auf der Nordhemisphäre der Sonne, dann folgte die Südhalbkugel im Jahr 2013, bald begleitet von wiederum zunehmender Aktivität auf der Nordhalbkugel. Schon vor längerer Zeit fanden Sonnenforscher diesen Ablauf als typisch für schwächere Zyklen. Trotzdem wird die Vorhersage schwierig, auch weil Zyklus 24 viele lokale Maxima entwickelte.
Zum Jahresbeginn 2015 bewegte sich die Aktivität auf niedrigem Level. In den letzten Tagen zeigte sich trotz insgesamt mäßiger Oberflächenaktivität eine riesige Protuberanz am Sonnenrand, die von Stationen weltweit sowie von Weltraumobservatorien aus beobachtet wurde.
Die Fotografie in diesem Beitrag wurde vom Verfasser am 13. Mai aufgenommen. Für die nächste Zeit könnte es immer wieder Anstiege der Aktivität geben. Ein drittes Maximum wäre wohl sogar bis ins Jahr 2016 möglich, doch was mittel- oder längerfristig betrachtet dann wirklich geschehen wird, das kann derzeit niemand mit Sicherheit sagen.
Literatur:
Energie ohne Ende: Erfindungen – Konzepte – Lösungen von Andreas von Rétyi
Verbotene Wissenschaften von Richard Milton
Überleben in Krisen- und Katastrophenfällen: Ein Handbuch für jedermann. Das Survival-Wissen der Spezialeinheiten von Lars Konarek
Die launische Sonne: Widerlegt Klimatheorien von Nigel Calder
Handbuch für das Überleben in Krisenzeiten von Herbert Rhein
Quellen: NASA/info.kopp-verlag.de vom 15.05.2015
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