Während Sonneneruptionen nimmt die Röntgen- und Ultraviolettstrahlung des Sterns zu. Die Sonne schießt Ströme hochenergetischer geladener Teilchen aus, die die Erde innerhalb weniger Stunden erreichen.
Gefahrenstufe: Mittel
Wahrscheinlichkeit:hoch
Mögliche Folgen: Ausfall oder Absturz von Satelliten, Unterbrechung des Funkverkehrs, Stromversorgung, Strahlengefährdung von Besatzungen und Passagieren von Verkehrsflugzeugen
Mögliche Eintrittsdaten: mehrfach an den Maxima des Sonnenzyklus (mit einem Zeitraum von 11 Jahren) Gegenmaßnahmen: ständige Überwachung der Sonnenaktivität, Vorhersage und Berücksichtigung dieser Daten in Arbeit
Wahrscheinlich die erste offiziell aufgezeichnete Tatsache des katastrophalen Einflusses der Sonne auf die technologische Seite der menschlichen Zivilisation kann als der Ausfall von Telegrafenleitungen im September 1859 angesehen werden, als es eine Sonneneruption von solcher Intensität gab, dass Blitze ausbrachen Aurora konnte sogar in Hawaii gesehen werden. Seitdem sind wir abhängiger von Technologie geworden, sodass Sonneneruptionen weltweit enorme Schäden anrichten.
Gefährlicher Stern
„Während Sonneneruptionen steigt die Intensität der Röntgen- und UV-Strahlung der Sonne“, sagt Vladimir Kuznetsov, Direktor des IZMIRAN (N. V. Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences). - Die Atmosphäre, die diese Strahlung absorbiert, erwärmt sich und „schwillt an“; in Höhen von mehreren hundert Kilometern nimmt die Dichte des Gases zu. Dies führt zu einer Verlangsamung von Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen - bis zu dem Punkt, an dem sie verloren gehen können. Der berühmteste Fall dieser Art ist die Deorbitierung der amerikanischen Orbitalstation Skylab im Juli 1979 aufgrund einer Verzögerung durch die Atmosphäre, die durch Manifestationen unerwartet hoher Sonnenaktivität aufgeheizt wurde.
Während Fackeln ist die Sonne nicht auf Röntgen- und UV-Strahlung beschränkt, sondern wirft auch Ströme hochenergetischer geladener Teilchen aus, die die Erde in wenigen Stunden erreichen. Obwohl die Erde als Ganzes durch die Magnetosphäre vor ihnen geschützt ist, wirken sie sich auf Satelliten in höheren Umlaufbahnen (über 1000 km) aus und verursachen Rauschen in Detektoren, Fehlfunktionen und eine Verschlechterung der Elektronik. In hohen Breiten können hochenergetische geladene Teilchen die Ionosphäre erreichen und zusätzliche Ionisation und Funkstörungen verursachen.
Wir wissen noch nicht, wie wir das Auftreten von Ausbrüchen vorhersagen können, aber es ist durchaus möglich, entsprechende Schutzmaßnahmen zu verfolgen und zu ergreifen.
Flares werden auch von koronalen Massenauswürfen begleitet, obwohl diese Phänomene auch ohne Flares auftreten können. Das von der Sonnenkorona ausgestoßene Material ist ein Plasma mit einem Magnetfeld (die sogenannten Magnetwolken). Die Wechselwirkung einer solchen Wolke mit der Magnetosphäre der Erde verursacht eine anomale Störung - einen magnetischen Sturm. Eine Änderung des Erdmagnetfeldes führt zum Auftreten von induzierten Strömen in Stromleitungen und Pipelines. „Ein typisches Beispiel für die Auswirkungen dieses Faktors sind die Ereignisse in Kanada“, erklärt Kuznetsov. - Im März 1989 führten durch einen Magnetsturm induzierte Ströme zu Überlastungen in den elektrischen Systemen der kanadischen Provinz Quebec, was den Betrieb einiger Schutzvorrichtungen, das Durchbrennen von Transformatoren und einen neunstündigen Stromausfall verursachte. Der Schaden belief sich auf etwa 2 Milliarden Dollar.“In Rohrleitungen führen induzierte Ströme (deren Stärke Hunderte von Ampere erreichen kann) zu einer Verletzung des Korrosionsschutzes und in Eisenbahnschienen zu Störungen im Betrieb der Automatisierung. Darüber hinaus ändert sich während der stärksten Magnetstürme die Konfiguration der Magnetosphäre - von der Seite der Sonne wird sie „eingezogen“, und geostationäre Satelliten, die normalerweise unter ihrem Schutz stehen, können anfällig für Ströme hochenergetischer geladener Teilchen sein. Wenn in einem solchen Moment ein starker Blitz auftritt, sind viele Satelliten gefährdet. Magnetische Stürme stören auch die Ionosphäre, was zu Störungen bei der Übertragung von Funksignalen insbesondere von Navigationssatelliten führt: Beispielsweise erreicht die Genauigkeit eines militärischen GPS-Signals 1 m und sinkt bei magnetischen Stürmen um ein oder zwei Ordnungen der Größenordnung - das heißt, es kann 10 −100 m betragen.
Keine Panik
„Ausbrüche passieren ständig, in einem 11-Jahres-Zyklus gibt es etwa 37.000 davon, aber in einem Zyklus treten etwa ein Dutzend Ereignisse auf, die eine ernsthafte Gefahr darstellen“, sagt Vladimir Kuznetsov. - Trotz all unseres Wissens wissen wir jedoch immer noch nicht, wie wir das Auftreten von Ausbrüchen vorhersagen können. Es ist jedoch möglich und notwendig, ihr Auftreten mit Hilfe verschiedener Tools zu verfolgen, um zeitnah Prognosen zu erstellen, auf deren Grundlage Maßnahmen zur Schadensminimierung ergriffen werden können. Ein Beispiel ist die Vorhersage, die im Juli 2000 dazu beigetragen hat, den russischen ozeanografischen Satelliten „Okean-O“im Orbit zu h alten. Warnungen vor magnetischen Stürmen und Flüssen der kosmischen Strahlung ermöglichen es, die Flugrouten rechtzeitig zu ändern und eine gefährliche Strahlenbelastung von Besatzungen und Passagieren zu vermeiden.“
Hochenergetische geladene Teilchen stellen eine hohe Strahlungsgefahr für Menschen auf der ISS und in Flugzeugen in subpolaren Breiten dar. Neben den Observatorien SOHO und ACE werden nun auch zwei STEREO-Raumsonden zur Überwachung von koronalen Massenauswürfen eingesetzt, die der Erdumlaufbahn um die Sonne folgen und dabei helfen, die auf die Erde zufliegende magnetische Wolke „von der Seite“zu betrachten. Als Ersatz für SOHO, das seit fast 15 Jahren arbeitet, wurde Anfang 2010 der Satellit Solar Dynamics Observatory (SDO) gestartet, der jetzt im Debug-Modus arbeitet. Seit mehr als 30 Jahren führen meteorologische Satelliten von GOES eine allgemeine Überwachung der Sonnenaktivität durch und messen den Fluss der solaren Röntgenstrahlung und der kosmischen Sonnenstrahlung im geostationären Orbit.
Wie Anatoly Petrukovich, Leiter des Labors für Energetische Teilchendynamik und Weltraumwetter am Institut für Weltraumforschung (IKI) der Russischen Akademie der Wissenschaften, PM sagte, überwachen viele wissenschaftliche Satelliten jetzt die Sonne: „Die beiden Hauptvorhersagewerkzeuge sind die Sonnenobservatorien SOHO und ACE am Librationspunkt L1 zwischen Erde und Sonne. Mit SOHO können Sie das Auftreten von Sonnenflecken, Fackeln und koronalen Massenauswürfen verfolgen und basierend auf ihrer Position und Dynamik eine Drei-Tages-Prognose darüber abgeben, ob sie eine Gefahr für die Erde darstellen. ACE ist mit Instrumenten zur Untersuchung des Sonnenwinds ausgestattet; auf der Grundlage ihrer Daten ist es möglich, die Intensität der Magnetwolke abzuschätzen, die anderthalb Stunden vor Beginn eines Magnetsturms auf die Erde kam.“
Mit null Wahrscheinlichkeit
Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit einer Sonneneruption, die zu einer globalen Katastrophe führen könnte? Laut Kuznetsov fast null: „Die stärksten Blitze haben eine Energie in der Größenordnung von 1033erg (1026 J, das ist äquivalent bis zur Explosion einer Atombombe mit einer Kraft von 25 Milliarden Tonnen). Solche Ausbrüche werden enorme wirtschaftliche Schäden verursachen, wenn die Erde in ihre Wirkungszone fällt. Aber eine globale Katastrophe erfordert zwei Größenordnungen mehr Eruptionsenergie, und solche Ereignisse können auf der Sonne nicht auftreten.“
