Kann ein Magnetsturm bei klarem, schönem Wetter auftreten?

Wenn Sie schon einmal an einem strahlenden, ruhigen Tag mit blauem Himmel eine Weltraumwetter-Vorhersage geöffnet und dort eine Warnung vor einem geomagnetischen Sturm gesehen haben, waren Sie vielleicht etwas verwirrt. Wie kann es einen „Sturm" geben, wenn das Wetter draußen vollkommen angenehm ist? Die kurze Antwort ist beruhigend und einfach: Ja, ein Magnetsturm kann selbstverständlich stattfinden, während das Wetter bei Ihnen sonnig, trocken und windstill ist. Die beiden Arten von „Wetter" sind völlig verschiedene Dinge mit völlig verschiedenen Ursachen. Dieser Artikel erklärt in einfachen Worten, warum das so ist — damit es beim nächsten Mal, wenn beide sich zu widersprechen scheinen, vollkommen einleuchtet.

Zwei völlig verschiedene Arten von „Wetter"

Wenn wir im Alltag von Wetter sprechen, meinen wir die Bedingungen in der Luft um uns herum: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind, Wolken, Regen sowie das Steigen und Fallen des Luftdrucks. Man nennt dies manchmal terrestrisches Wetter oder troposphärisches Wetter, weil es in der untersten Schicht der Atmosphäre stattfindet, der Troposphäre, in der wir leben und atmen.

Ein Magnetsturm (genauer: ein geomagnetischer Sturm) ist ein ganz anderes Phänomen. Er ist eine Form von Weltraumwetter — eine vorübergehende Störung des Erdmagnetfelds, verursacht durch Aktivität auf der Sonne. Die NASA beschreibt Weltraumwetter als „Bedingungen im Sonnensystem, die durch die Aktivität der Sonne entstehen", und es sei „sehr verschieden vom Wetter auf der Erde". Beim Erdwetter geht es um Luft, Wasser und Druck; Weltraumwetter dagegen spielt sich im nahezu luftleeren Raum ab und besteht aus Strahlung und Strömen geladener Teilchen, die von der Sonne kommen.

Weil beide unterschiedliche Schauplätze haben — das eine in der Luft wenige Kilometer über Ihrem Kopf, das andere weit darüber in der magnetischen Umgebung der Erde — und weil sie unterschiedliche Antriebe besitzen, müssen sie schlicht nicht miteinander übereinstimmen. Ein herrlicher sonniger Nachmittag und ein aktiver geomagnetischer Sturm können genau im selben Moment auftreten.

Woher beide jeweils kommen

Um zu verstehen, warum ein klarer Himmel und ein Magnetsturm nebeneinander bestehen können, hilft ein Blick darauf, was jeweils dahintersteckt.

Was das Wetter vor Ihrem Fenster antreibt

Das gewöhnliche Wetter entsteht dadurch, dass die Sonne die Erdoberfläche und die Atmosphäre ungleichmäßig erwärmt. Warme Luft steigt auf, kühle Luft sinkt ab, Wasser verdunstet und kondensiert, und die Drehung des Planeten setzt das ganze System in Bewegung. Das Ergebnis ist der vertraute Reigen aus Hoch- und Tiefdruckgebieten, Fronten, Wolken, Wind und Regen. All das geschieht innerhalb der Troposphäre, jener dünnen Lufthülle, die nur etwa 10–15 Kilometer hoch reicht. Wenn Meteorologinnen und Meteorologen das Wetter von morgen vorhersagen, modellieren sie die Bewegung dieser Luft.

Was einen Magnetsturm antreibt

Ein geomagnetischer Sturm beginnt rund 150 Millionen Kilometer entfernt, auf der Sonne. Die Sonne sendet ständig einen Strom geladener Teilchen aus, den Sonnenwind. Von Zeit zu Zeit erzeugt sie außerdem dramatische Ausbrüche:

• Sonneneruptionen (Flares) — plötzliche, intensive Strahlungsausbrüche. Laut NASA erreichen das Licht und die Strahlung eines Flares die Erde in etwa acht Minuten.
• Koronale Massenauswürfe (CMEs) — riesige Wolken aus Sonnenplasma und Magnetfeld, die ins All hinausgeschleudert werden. Das Space Weather Prediction Center (SWPC) der NOAA beschreibt CMEs als „Explosionen von Plasma und Magnetfeldern aus der Sonnenkorona" und weist darauf hin, dass sie „geomagnetische Stürme auslösen, wenn sie auf die Erde gerichtet sind".

Wenn ein CME oder ein schneller Stoß Sonnenwind unseren Planeten erreicht, überträgt er Energie in das schützende Magnetfeld der Erde — die Magnetosphäre — und bringt es durcheinander. Diese Störung ist der geomagnetische Sturm. Die NASA weist darauf hin, dass die aus einem CME resultierenden Stürme typischerweise ein bis drei Tage nach dem Ausbruch auf der Sonne eintreffen, während die Strahlung eines Flares schon nach Minuten ankommt.

Die gesamte Ereigniskette hinter einem Magnetsturm — Sonne, Sonnenwind, Magnetosphäre — spielt sich also oberhalb der Wetterschicht ab, in Regionen, in denen es keine Luft, keine Wolken und keinen Regen gibt. Die Wolken über Ihrer Stadt (oder deren Fehlen) haben damit nichts zu tun.

Warum ein Sonnentag und ein Sturm gleichzeitig auftreten können

Stellen Sie sich zwei Musiker vor, die in zwei verschiedenen Räumen spielen und jeweils ihren eigenen Noten folgen. Es gibt keinen Grund, warum sie im Gleichtakt sein sollten, denn nichts verbindet das, was der eine spielt, mit dem anderen. Mit dem terrestrischen Wetter und dem Weltraumwetter verhält es sich ähnlich. Sie haben eine gemeinsame Quelle — die Sonne —, aber die Sonne beeinflusst sie auf völlig unterschiedliche Weise und auf völlig unterschiedlichen Zeitskalen.

• Die Sonne erwärmt die Erdoberfläche und erzeugt so das gewöhnliche Wetter, ein langsamer, kontinuierlicher Prozess, angetrieben durch Sonnenlicht (Wärme).
• Die Sonne schleudert Flares und CMEs hinaus und erzeugt so Weltraumwetter, plötzliche Ereignisse, angetrieben durch magnetische Aktivität in der Sonnenatmosphäre.

Ein ruhiges Hochdruckgebiet kann sich über Ihrer Region festsetzen und Ihnen tagelang klaren Himmel bescheren. Zur gleichen Zeit kann ein CME, der die Sonne zwei Tage zuvor verlassen hat, eintreffen und einen starken geomagnetischen Sturm auslösen. Der Sonnenschein und der Sturm sind einfach zwei voneinander unabhängige Ereignisse, die zeitlich zufällig zusammenfallen. Genauso kann es einen grauen, regnerischen, stürmischen Tag ganz ohne geomagnetische Aktivität geben.

Aus demselben Grund kann ein Magnetsturm nachts auftreten, im Winter, im Sommer, während einer Hitzewelle oder während eines Schneesturms. Der Zustand der Magnetosphäre richtet sich nicht nach der örtlichen Wettervorhersage.

Wie Magnetstürme gemessen — und vorhergesagt — werden, ohne zum Himmel zu schauen

Da Magnetstürme nicht so sichtbar sind wie Wolken, messen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sie mit Instrumenten statt mit bloßem Auge. Das bekannteste Maß ist der Kp-Index, eine Skala von 0 bis 9, die beschreibt, wie stark das Erdmagnetfeld gestört ist. Das NOAA SWPC stuft eine Störung als geomagnetischen Sturm ein, wenn der Kp-Index 5 oder höher erreicht. Zusätzlich werden Stürme auf einer G-Skala von G1 (gering) bis G5 (extrem) bewertet, die die technischen Zahlen in eine einfache Stufenleiter der Stärke übersetzt.

Entscheidend ist: Diese Messungen stammen von Magnetometern — empfindlichen Instrumenten, die Veränderungen des Magnetfelds erfassen — sowie von Raumsonden, die die Sonne und den ankommenden Sonnenwind beobachten. Nichts davon hängt davon ab, ob es dort, wo Sie gerade stehen, bewölkt oder klar ist. Die Prognostiker des NOAA SWPC und Forschungszentren wie das GFZ in Deutschland (das den Kp-Index und verwandte Indizes erstellt) beobachten die Sonne direkt, verfolgen CMEs durch den Weltraum und geben Warnungen Tage im Voraus heraus — unabhängig von den Bedingungen am Boden. Die Hp-Indexfamilie des GFZ bietet einen Blick auf dieselbe magnetische Aktivität mit noch höherer zeitlicher Auflösung.

Kurz gesagt: Die Werkzeuge, die einen Magnetsturm erkennen, und die Werkzeuge, die den Regen von morgen vorhersagen, sind völlig getrennte Systeme, die in völlig verschiedene Richtungen blicken — das eine zur Sonne und zum Erdmagnetfeld, das andere auf die wirbelnde Luft der Troposphäre.

Und was ist mit dem Polarlicht?

Es gibt eine wunderschöne Ausnahme, bei der sich Weltraumwetter doch an Ihrem Himmel zeigt: das Polarlicht (Nord- und Südlicht). Während starker geomagnetischer Stürme werden geladene Teilchen entlang der Magnetfeldlinien der Erde in Polnähe nach unten geleitet und bringen die obere Atmosphäre zum Leuchten. Beachten Sie dabei aber zwei Dinge. Erstens findet dieses Leuchten sehr weit oben statt — etwa ab 100 Kilometern Höhe —, weit oberhalb der Wetterschicht. Zweitens können Sie es vom Boden aus nur dann sehen, wenn der Himmel bei Ihnen gerade klar und dunkel ist. In solchen besonderen Nächten wirken also gutes Erdwetter (ein klarer Himmel) und aktives Weltraumwetter (ein Sturm) zusammen und schenken Ihnen ein wunderbares Schauspiel. Der Sturm selbst würde allerdings auch dann stattfinden, wenn Wolken Ihnen die Sicht darauf verwehren.

Gibt es überhaupt eine Verbindung zwischen Weltraumwetter und Erdwetter?

Das ist eine berechtigte und interessante Frage, und Ehrlichkeit ist hier wichtig. Die alltagstaugliche Antwort lautet: Für praktische Zwecke sind geomagnetische Stürme und Ihr lokales Wetter unabhängig voneinander — ein Sturm bringt keinen Regen, und ein klarer Tag verhindert keinen Sturm.

An der Forschungsfront haben einige Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersucht, ob langfristige Veränderungen der Sonne und des Erdmagnetfelds die Wolkenbildung auf subtile Weise beeinflussen könnten, etwa über kosmische Strahlung (hochenergetische Teilchen aus dem All), die die Bildung winziger Tröpfchen anstößt. Einige Studien berichteten von schwachen Zusammenhängen, andere fanden keinen konsistenten Effekt. Das wissenschaftliche Gesamtbild bleibt unsicher und wird aktiv diskutiert, und jeder vermutete Effekt wäre klein, langfristig und global — nichts, was einer taggleichen Verbindung zwischen einem Magnetsturm und dem Wetter in Ihrer Stadt ähneln würde. Es ist also zutreffend zu sagen: In dem Sinne, der für den Alltag zählt, hängen der Magnetsturm in der Vorhersage und der Sonnenschein vor Ihrem Fenster nicht zusammen.

Was das für Sie bedeutet

Wenn Sie beobachten, wie Sie sich in Bezug auf das Weltraumwetter fühlen, ist diese Unterscheidung wirklich nützlich:

• Beurteilen Sie die geomagnetische Aktivität nicht nach dem Himmel. Ein heller, ruhiger Tag sagt Ihnen nichts darüber, ob gerade ein Magnetsturm im Gange ist. Nutzen Sie dafür einen Weltraumwetter-Indikator (etwa den Kp-Index) und für Regen, Wind und Luftdruck eine normale Wettervorhersage.
• Beides kann sich überlagern — oder auch nicht. An manchen Tagen erleben Sie sowohl einen Druckwechsel als auch einen geomagnetischen Sturm; an anderen nur eines von beidem oder gar nichts. Beides getrennt im Blick zu behalten, gibt Ihnen ein klareres Bild, als anzunehmen, das eine sage das andere voraus.
• Ein Sturm bei schönem Wetter ist völlig normal. Es ist kein Zeichen dafür, dass mit der Vorhersage etwas schiefgelaufen wäre. Es spiegelt schlicht wider, dass die Sonne und nicht die Wolken über Magnetstürme bestimmt.

Zu verstehen, dass Weltraumwetter und Erdwetter zwei getrennte Systeme sind, nimmt viel Verwirrung. Wenn Ihr Telefon das nächste Mal unter wolkenlosem blauem Himmel eine Warnung vor einem geomagnetischen Sturm anzeigt, wissen Sie genau, warum beides gleichzeitig zutreffen kann — und dass es sich lohnt, Veränderungen Ihres Befindens zu notieren, falls Sie welche bemerken, um mit der Zeit Ihre eigenen Muster zu erkennen. Wie immer gilt: Bei anhaltenden oder beunruhigenden Beschwerden ist es sinnvoll, sie mit einer medizinischen Fachperson zu besprechen.

Quellen

• NASA — Five Questions About Space Weather and Its Effects on Earth, Answered: https://www.nasa.gov/technology/five-questions-about-space-weather-and-its-effects-on-earth-answered/
• UCAR Center for Science Education — What Is Space Weather and How Does It Affect the Earth?: https://scied.ucar.edu/learning-zone/sun-space-weather/what-space-weather
• NOAA — Space weather (Sammlung von Bildungsmaterialien): https://www.noaa.gov/education/resource-collections/weather-atmosphere/space-weather
• NOAA Space Weather Prediction Center (SWPC) — Space Weather Scales und Informationen zu geomagnetischen Stürmen (G-Skala): https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation
• NOAA — Strong geomagnetic storm reaches Earth: https://www.noaa.gov/stories/strong-geomagnetic-storm-reaches-earth-continues-through-weekend
• GFZ (Deutsches GeoForschungsZentrum) — Kp-Index und geomagnetische Indizes: https://www.gfz.de/en/section/geomagnetism/data-products-services/geomagnetic-kp-index
• ESA Space Weather Service Network — Geomagnetic Conditions: https://swe.ssa.esa.int/geomagnetic-conditions