Sonneneruptionen

Auf der Sonne gibt es immer wieder gewaltige Materieströme aus Plasma. Besonders am Sonnenrand können diese als Bögen beobachtet werden. Sie sind auch als Protuberanzen bekannt.

Die sogenannten Ruhenden Protuberanzen bestehen über längere Zeit. Sie werden durch starke Magnetfelder erzeugt, die sich meist in der Nähe von Sonnenflecken befinden und die Form eines Bogens haben. Das aufsteigende Plasma bewegt sich dabei entlang der Magnetfeldlinien, weshalb es zu den Bogenformen kommt.

Manchmal kommt es zu einem Ausstoß von Plasma, das von der Sonne weggeschleudert wird. Diese bezeichnet man als Eruptive Protuberanzen oder Koronalen Massenauswurf (Coronal Mass Ejection = CME). Auch sie gehen von Gebieten mit starken Sonnenflecken aus. Daher treten Koronale Massenauswürfe besonders oft zu Zeiten hoher Sonnenfleckenaktivität auf. Die von den Koronalen Massenauswürfen ausgehenden Teilchenströme (Protonen und Elektronen) bezeichnet man als Sonnensturm.

Die Koronalen Massenauswürfe entstehen warscheinlich durch Kurzschlüsse in den Magnetfeldlinien. Der sich drehende Plasmaball der Sonne ist ständig in Bewegung. Dadurch verändern sich auch die Magnetfeldlinien ständig. An einigen Stellen verdrillen sie sich und werden kurzgeschlossen. Dabei kommt es zu einer plötzlichen Änderung in der Struktur des Magnetfeldes wobei große Energiemengen freigesetzt werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Rekonnexion.

Zwischen zwei nahe beeinander liegenden Magnetfeldbögen gibt einen schmalen Zwischenbereich, wo die Magnetfeldlinien weit in den Raum hinausreichen. An diesen Stellen kann Plasma permanent als "schneller" Sonnenwind austreten. Man bezeichnet solche Bereiche als Koronale Löcher.

Flares

Die auftretenden Leuchterscheinungen der Eruptionsgebiete werden als Flare bezeichnet (helles, flackerndes Licht). Flares dauern meist zwischen 10 und 90 Minuten und geben besonders im kurzwelligem Bereich des elektromagnetischen Spektrums (UV- und Röntgenbereich) viel Energie ab.

Flares werden in Klassen eingeteilt, die sich nach der Stärke der ausgesendeten Röntgenstrahlung richtet. Die schwächsten Flares werden der Klasse A zugeteilt, dann folgt B, C, M und X. Flares der Klasse X sind am stärksten. In jeder Klasse ist ein Intensitätswert zwischen 1 und 9,9 möglich. In der Klasse X sind auch Werte über 10 möglich.

Flares senden neben der Strahlung auch Protonen, Elektronen und Ionen aus. Es kommt zu einer Wechselwirkung mit dem Sonnenwind, wobei sich eine breite Schockwellenfront ausbildet. Verläuft diese Schockwellenfront in Richtung Erde, braucht sie zwischen 24 und 36 Stunden, bis sie die Erde erreicht. Treffen die geladenen Teilchen auf die Magnetosphäre der Erde, schwächen sie ihr Magnetfeld. Es kommt zu einem magnetischen Sturm. Dringen die Teilchen in die oberen Schichten der Erdatmosphäre, der Ionosphäre ein, kommt es besonders im Bereich der magnetischen Pole der Erde zu großflächigen Leuchterscheinungen, die als Polarlichter bekannt sind.

Der Carrington Flare von 1859

Am 1. September 1859 trat der heftigste Magnetsturm auf, der je registriert wurde. Schon Ende August 1859 bedeckten zahlreiche große Flecken die Sonnenscheibe. Wenig später kam es zu sehr starken Koronalen Massenauswürfen (CME). Der Astronom Richard Christopher Carrington hatte diese beobachtet. Daher bezeichnet man diesen Ausbruch auch als Carrington-Flare.

Einer dieser gewaltigen Koronalen Massenauswürfe erfolgte genau in Richtung Erde. In nur 17 Stunden und 40 Minuten hatten die Teilchen am 1. September 1859 die Erde erreicht. Damit waren sie ungeheuer schnell unterwegs. Gleichzeitig hatte das Magnetfeld der Erde eine Ausrichtung, die von der ankommenden Schockwellenfront des Sonnensturms wegzeigte. Damit konnten die Teilchen diesen Schutzschild durchschlagen und in die Erdatmosphäre eindringen.

Die Folgen waren katastrophal. Auf der ganzen Welt brachen in Kürze sämtliche Telegrafennetze zusammen. In den Telegrafenleitungen wurden durch den gewaltigen Magnetsturm hohe Spannungen induziert, die in den Telegrafenstationen zu zahlreichen Kurzschlüssen und Bränden führten. Über dem Mittelmeer und selbst auf Hawaii waren nachts starke Polarlichter zu sehen.

Solch heftige Ausbrüche sind zwar sehr selten, sie können aber jederzeit wieder passieren. Und das wäre in der heutigen Zeit eine echte Katastrophe. Es würde nicht nur viele Stromnetze zerstört, sondern auch viele der empfindlichen Speicherchips in den heutigen Geräten.