Wir müssen Sonnenstürme sehr ernst nehmen. Das ist auch das Resümee der vierten Jahrestagung des Space-Weather Enterprise Forum, die sich den diversen Auswirkungen unserer Sonne auf die Erde widmete. Dieses Treffen von Forschern, Politikern, Wirtschaftsexperten, Juristen und Medienvertretern fand kürzlich in Washington, D.C. statt und befasste sich mit der entscheidenden Frage, wie wir unsere empfindliche Infrastruktur besser vor drohenden Sonnenstürmen schützen könnten.

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Nicht umsonst warnt auch die NASA nachdrücklich vor den weitreichenden Gefahren, wie sie von solaren Stürmen ausgehen. Das Thema ist aktuell wie noch nie. Denn zunächst einmal dürfen wir in den kommenden Jahren aller Wahrscheinlichkeit nach mit einer steten Zunahme der Sonnenaktivität rechnen, zudem wird die technisierte Welt des 21. Jahrhunderts so stark von solarer Aktivität bedroht wie keine andere Ära unseres Planeten.
Wir sprechen oft über das Wetter, schimpfen darüber und fürchten die großen Wetterkatastrophen. Doch über das Weltraumwetter wird nur selten geredet; auch in den Medien kommt es nicht allzu häufig zur Sprache. Das allerdings ist ein gefährliches Defizit. Was aber ist das überhaupt: »Weltraumwetter«?

Vor allem die Sonne mit ihren diversen Kräften und Einflüssen bestimmt dieses, für uns nicht ganz unmittelbar erkennbare Geschehen – solar-terrestrische Beziehungen, so heißt es im fachlicheren Jargon. Dahinter verbirgt sich ein umfassender Phänomenkomplex.
Bekanntlich unterliegt die Sonne einer Reihe deutlicher ausgeprägter Rhythmen. Den kürzesten davon können wir noch zu Lebzeiten als ständigen Wandel beobachten. Zumindest normalerweise. Im Durchschnitt alle 11,2 Jahre läuft unsere Stern zur Höchstform auf und erreicht ihr Aktivitätsmaximum. Markanteste Anzeichen hierfür sind die dunklen Sonnenflecken, die dann in großer Zahl auftreten und ausgedehnte bipolare Gruppen bilden. Was da im Kern pechschwarz erscheint, leuchtet dennoch enorm hell. Könnte man einen großen Sonnenfleck aus der brodelnden Sonnenglut herausreißen, so würde er am Himmel immer noch so hell wie der Vollmond strahlen! Im Kontrast zur übrigen Oberfläche aber wirken die Flecken absolut dunkel. An diesen Orten konzentrieren sich Magnetfeldlinien; das Plasma dünnt aus, die Oberfläche »kühlt« ab. Es ist so, als ob wir eine Kerzenflamme vor weiß glühendes Eisen hielten. Sie würde als dunkler Fleck erscheinen.

Die Sonne ist ein Reich für sich, mit einigen ganz eigenen Gesetzen und Regeln. Und alles, was auf unserem Stern geschieht, das geht bald auch uns alle an. Zum Maximum eines Zyklus hin »wickeln« sich die Magnetfeldlinien wegen der differenziellen Rotation des »Gasballs Sonne« um dessen Äquator herum auf, die Strukturen werden daher immer komplexer. Gleichzeitig nimmt die Fleckenzahl zu, ebenso aber auch zahllose andere Phänomene, von denen jedes Einzelne wahrhaft monumentale Dimensionen erreichen und die Ausmaße des Erdballs meist um ein Vielfaches übertreffen kann.
In den Aktivitätsgebieten brechen monströse magnetische Gebilde auf und entlassen riesige Teilchenschauer ins All. Ausgangszonen für den mehr oder minder steten Sonnenwind, der ebenfalls aus schnellen solaren Teilchen besteht, sind die riesigen koronalen Löcher, wie sie vor allem im Röntgenlicht als düstere solare Canyons zu beobachten sind. Doch wenn Sonnenflares detonieren, und dies mit der Gewalt von Milliarden Nuklearbomben, dann kann sich in der Folge eine Flut energiereicher geladener Partikeln mit hoher Geschwindigkeit in den Weltraum ergießen.
Sobald nur die Geometrie wirklich passt und ein Aktivitätsgebiet genau die »richtige« Position auf der Sonnenoberfläche einnimmt, wird die Erde zur direkten Zielscheibe für eine apokalyptische Flut solarer Materie. Teilchenfronten erschüttern das Erdmagnetfeld, lassen es schwingen und beben. In der Hochatmosphäre zeigen sich Polarlichter, die bei einem solchen Sonnensturm aber bis in äquatoriale Breiten vordringen können. Diese schönen nächtlichen Zaubervorhänge aus Licht sind deutliche Indikatoren für die gigantischen solaren Entladungen. Und dann geht es bei uns richtig los.
Wie bei früherer Gelegenheit schon berichtet, ereignete sich am 1. September 1859 ein besonders intensiver Sonnenausbruch. Auf der Erde folgte ihm ein »Supersturm« heranrasender Sonnenteilchen. Er versetzte damals sämtliche Telegrafenleitungen in ein wahres Chaos, dass buchstäblich nur so die Funken flogen. Das Space Weather Enterprise Forum warnt nun aktuell zusammen mit NASA-Experten vor den Auswirkungen, die ein vergleichbarer Sonnensturm in unseren Tagen haben könnte.
Selbst in Zeiten eines Sonnenminimums sind wir vor derartigen Ausbrüchen nicht sicher. Wenn die Aktivität anwächst, dann nimmt allerdings auch die Wahrscheinlichkeit für diese Ereignisse zu. Richard Fisher, Chef der NASA-Abteilung für Heliophysik, erklärt: »Die Sonne erwacht aus einem tiefen Schlummer, und für die nächsten Jahre erwarten wir, Zeugen einer viel höheren Sonnenaktivität zu werden.«
Im Mai tauschten Sonnenexperten ihre neuesten Ergebnisse auf der halbjährlichen Versammlung der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft aus und diskutierten aktuelle Theorien über die Vorgänge im Inneren der Sonne. Es ging dabei um zyklische Materieströme und Schallwellen in den tieferen Schichten des kochenden, oszillierenden Gasballs, doch niemand wollte Prognosen über die weitere Entwicklung riskieren. Nur in einem Aspekt stimmten alle überein: Das gegenwärtige Minimum weist klare Anomalien auf. Da wäre nicht nur seine überraschende Dauer. Auch bestimmte solare Prozesse verliefen nicht ganz nach der üblichen Art. Beispielsweise bewegte sich ein meridionaler Plasmastrom wesentlich schneller als gewohnt. In den vergangenen Wochen und Monaten nahm die Aktivität zu, es gab immer wieder Ausbrüche, und riesige Fontänen glühenden Wasserstoffgases schossen hoch über die Sonnenoberfläche ins All. Doch insgesamt zeigt sich unser Stern weiterhin zurückhaltend. Auch Sonnenflecken gelten gegenwärtig nach wie vor als Rarität. So bleiben auch einige Befürchtungen, dass der übliche Rhythmus möglicherweise für eine Weile völlig aussetzen könnte – wie bereits zwischen 1645 und 1715 im berühmten Maunder-Minimum. 70 Jahre lang gab es keine Sonnenflecken. Diese Flaute führte auf der Erde zu einer merklichen Abkühlung, die manchmal als »Kleine Eiszeit« bezeichnet wird. Sonnenaktivität und Weltklima sind eng aneinander gekoppelt, wenn auch nicht in einer ganz direkten, leicht durchschaubaren Beziehung.

Wie gesagt, keiner der Experten möchte Prognosen wagen, aber unter einigermaßen normalen Verhältnissen müsste das nächste Sonnenmaximum bis zum Jahr 2012 oder 2013 eintreten. Sehr bald also. Daher wird es höchste Zeit, sich Gedanken über geeignete Sicherheitssysteme zu machen, denn nie zuvor konnten Sonnenstürme uns so massiv schaden wie jetzt, im 21. Jahrhundert. Telekommunikation, GPS, Flugverkehr, Frühwarn- und Notrufsysteme, die gesamte Stromversorgung sowie Computernetzwerke mit allem, was dran hängt – und das ist bekanntlich viel – sind dem Wüten der Sonne weitgehend schutzlos ausgesetzt. Unsere gesamte Infrastruktur ist von elektrischen und elektronischen Systemen in extremster Weise abhängig. Stundenlange Stromausfälle könnten Plünderungen und zahlreiche verbrecherische Übergriffe nach sich ziehen, ein solarer Supersturm könnte unsere gesamte Gesellschaft in ein beispielloses Chaos stürzen – damit verbundene Schäden würden die Auswirkungen des Hurrikan Katrina gut und gerne um das 20-Fache übertreffen. Allein der Schaden an Satelliten im Orbit dürfte sich laut Schätzungen des Washingtoner Sonnen-Forums auf 30 bis 70 Milliarden US-Dollar belaufen.

Frühwarnsysteme für die Sonnenaktivität sind unabdingbar. Zumindest kreuzt bereits jetzt eine Flotte an Raumsonden und Spezialsatelliten im All, die zwar nicht als kosmische Alarmanlagen konzipiert wurden, dennoch aber genau diese Funktion übernehmen können. Der im Langrange-Punkt 1, rund eine Million Kilometer von der Erde und »stromaufwärts« zur Sonne stationierte Satellit Advanced Composition Explorer (ACE) überwacht ständig den Sonnenwind. Die beiden STEREO-Raumschiffe wiederum bewegen sich im Erdorbit, wobei eines von ihnen unserem Planeten vorauswandert, während das andere im gleichen Abstand nachfolgt. Wie schon der Name sagt, ermöglicht STEREO echte 3D-Bilder der Sonne. Der unterschiedliche Blickwinkel der beiden identischen Satelliten macht fast 90 Prozent der gesamten Sonnenoberfläche gleichzeitig zugänglich. Dabei können aktive Regionen aufgespürt werden, die von der Erde aus noch gar nicht sichtbar sind. Der im Februar gestartete Solar Dynamics Observer (SDO) schließlich erforscht die koronalen Löcher und Sonneneruptionen mit einer bis dahin unerreichten Detailschärfe. Seine brillanten Bilder lösten Begeisterungsstürme unter Sonnenforschern aus. Und was ist mit den Sonnenstürmen?Was können wir wirklich tun – außer eben mit Teleskopen und Satelliten zusehen, wie sich die Katastrophe im All entfaltet und der Erde rasend schnell nähert? Schon nach wenigen Minuten trifft die zusätzliche Röntgenstrahlung der Sonne ein und heizt die Hochatmosphäre auf. Bereits nach etlichen Stunden krallen sich die ersten Teilchenfronten ins Erdmagnetfeld. Was also tun?

Vor allem geht es darum, empfindliche Systeme lieber vorübergehend abzuschalten, als sie einem hohen Zerstörungsrisiko auszusetzen. Außerdem gilt es, bessere Sicherungssysteme sowie genügend Redundanz zu schaffen. Wesentliche Satelliten beispielsweise müssten schnell durch baugleiche Technologie ersetzbar sein, um den Sollzustand umgehend wiederherstellen zu können.

Sonnenstürme sind aber auch für den menschlichen Organismus gefährlich, und zwar nicht nur für Astronauten bei Außenbord-Tätigkeit im All. Selbst wir simplen »Bodenbewohner« müssen mit nachteiligen Auswirkungen eines starken Magnetsturms rechnen. Untersuchungen haben gezeigt, dass unter anderem Herzinfarkte und Schlaganfälle gehäuft auftreten, wenn die Erde von solaren Schauern erfasst wird. Das erratisch schwingende Erdmagnetfeld wirkt sich negativ auf zelluläre Prozesse aus, während kontrollierte magnetische Wechselfelder mit Sinusschwingung sämtliche Heilprozesse positiv beeinflussen. Auch hierzu gibt es umfangreiche Studien, die allerdings oftmals von der etablierten Forschung und Lehre nicht akzeptiert werden. Auch deshalb üben sich die »seriösen Medien« wohl in vornehmer Zurückhaltung, denn nur selten ist hier von diesen Zusammenhängen zu hören, nur selten gibt es bei Sonnenstürmen entsprechende Warnungen mit Blick auf den menschlichen Organismus. Dabei wäre es für Risikogruppen durchaus gut, vorgewarnt zu sein und in solchen Phasen beispielsweise schwerere körperliche Anstrengungen zu meiden, um die Gefahren einzudämmen. Wohlgemerkt geht es bei alledem weder um Placebo-Effekt noch um selbsterfüllende Prophezeiungen, sondern schlicht um Prävention.

Auch wenn viele Einzelheiten der zugrunde liegenden Prozesse nicht geklärt sind: Leichtfertigkeit und die übliche Mainstream-Großspurigkeit sind absolut fehl am Platze, vor allem dort, wo es um Gesundheitsfragen geht. Da sind auch jene Hinweise vollends unangebracht, dass sehr starke Labor-Magnetfelder ebenfalls keinerlei organische Schäden bewirkten, obwohl sie den Physikern die Hausschlüssel regelrecht aus den Taschen gerissen hätten. Worum es wirklich geht, sind vielmehr Magnetfelder mit Intensitäten im physiologischen Skalenbereich. Die Schwankungen im irdischen Magnetfeld sind hier weit wirksamer. Wahrscheinlich werden entsprechende Warnungen nur deshalb kaum laut geäußert, damit sich nicht alle Berufstätigen gleichzeitig krankmelden.
Wie auch immer, wir sollten gewappnet sein. Ein Sonnensturm wie der von 1859 ist glücklicherweise kein sonderlich häufiges Ereignis, aber in unseren Tagen wäre er katastrophal. Und er wird sich wieder ereignen, das ist gewiss. Nur wann, das weiß eben niemand.