- Eine Sonnenflare ist ein plötzlicher Strahlungsausbruch, der entsteht wenn verrenkte Magnetfelder der Sonne umschlagen.
- Die Flarestrahlung trifft die Erde in etwa acht Minuten und betrifft vor allem Funkverkehr und die obere Atmosphäre, nicht direkt den Boden.
- Flares werden nach ihrer Röntgenstärke als A, B, C, M und X eingeordnet, und NOAA bewertet ihre Wirkung auf einer R1 bis R5 Skala.
- Die meisten geomagnetischen Stürme entstehen durch einen koronalen Massenauswurf (CME), nicht durch die Strahlung des Flares selbst.
- Ein CME braucht etwa ein bis drei Tage bis zur Erde, das gibt Vorhersagen Zeit.
Ein Sonnenflare ist ein plötzlicher, intensiver Ausbruch von Licht und Strahlung an der Sonnenoberfläche. Wenn Sie sich je gefragt haben, warum ein ruhiger sichtbarer Sonnenfleck plötzlich die Vorhersage für geomagnetische Aktivität beeinflussen kann, oder warum manche Warnungen Minuten nach einem Sonnenereignis eintreffen und andere erst Tage später, dann ist der Flare ein großer Teil der Antwort. Flares zählen zu den stärksten Explosionen im Sonnensystem, und obwohl ein Flare allein meist nicht das Magnetfeld der Erde durcheinanderbringt, stehen Flares oft mit den Vorgängen in Verbindung, die das tun.
Was genau ist ein Sonnenflare?
Stellen Sie sich die Sonne nicht als glatte Lichtkugel vor, sondern als einen brodelnden Ozean aus extrem heißem, elektrisch geladenem Gas, dem Plasma. Dieses Plasma trägt starke Magnetfelder. Da die Sonne unterschiedlich schnell rotiert, werden diese Felder im Laufe der Zeit gedehnt, verdreht und verknäuelt, besonders in aktiven Regionen um Sonnenflecken.
Wenn die Spannung in diesen verdrillten Feldlinien zu groß wird, springen sie plötzlich in eine einfachere Anordnung zurück. Physiker nennen das magnetische Rekonnektions. Dabei wird sehr viel gespeicherte Energie freigesetzt, das Plasma auf mehrere zehn Millionen Grad erhitzt und ein gleißender Strahlungsimpuls ausgesandt. Diese Strahlung ist der Sonnenflare. Wichtig ist zu verstehen, dass ein Flare vor allem Strahlung ist, nicht zwangsläufig eine Wolke aus Materie.
Wie schnell trifft ein Flare ein und wie wird er gemessen?
Weil ein Flare Licht und andere elektromagnetische Strahlung freisetzt, reist seine Wirkung mit Lichtgeschwindigkeit. Auf die Erde trifft sie in etwa acht Minuten, also praktisch gleichzeitig mit dem Signal, das Forscher auf Satelliten entdecken. Dadurch gibt es für die Strahlung des Flares kaum Vorwarnzeit. Wissenschaftler schätzen die Wahrscheinlichkeit von Flares anhand der Komplexität und Aktivität von Sonnenregionen.
Flares werden vor allem nach ihrer Spitzenhelligkeit in Röntgenstrahlung klassifiziert, gemessen von GOES Satelliten. Die Klassen lauten A, B, C, M und X in aufsteigender Stärke. Jede Stufe steht für etwa das Zehnfache der Energie der vorherigen Stufe. NOAA übersetzt diese Stärke in die Radio Blackout Skala R1 bis R5, die praktische Auswirkungen auf Kurzwellendienste beschreibt.
Verbindung zu geomagnetischen Stürmen und die Rolle von CMEs
Der entscheidende Punkt ist dieser, ein Flare allein verursacht normalerweise keinen geomagnetischen Sturm. Was oft die Magnetosphäre der Erde aufwühlt, ist ein koronaler Massenauswurf, kurz CME. Ein CME ist eine große Wolke aus geladenem Plasma und Magnetfeld, die ins All geschleudert wird. Viele CMEs starten in denselben aktiven Regionen wie Flares und treten häufig gleichzeitig auf, doch Flares und CMEs sind eher Begleiterscheinungen desselben magnetischen Umbruchs als direkte Ursache und Wirkung.
Unterschiedliche Ankunftszeiten und Konsequenzen
Die Strahlung des Flares trifft die Erde in Minuten und stört insbesondere HF Funk und die Ionosphäre. Ein CME kommt deutlich langsamer an, typischerweise nach etwa ein bis drei Tagen. Diese Verzögerung erlaubt es Vorhersagediensten eine mögliche Ankunft und das potenzielle Ausmaß eines geomagnetischen Sturms abzuschätzen. Ob ein CME schließlich einen starken Sturm auslöst, hängt von seiner Geschwindigkeit, Dichte und vor allem von der Orientierung seines Magnetfelds gegenüber dem der Erde ab. Nur mit einer günstigen Ausrichtung koppelt es effizient an unsere Magnetosphäre.
Weiteres und Messgrößen
Flares und CMEs können außerdem Teilchen so beschleunigen, dass sie als Solar Energetic Particles die Erde in Minuten bis Stunden erreichen. Diese sind vor allem für Satelliten, Astronauten und Hochflugrouten relevant. Die Stärke geomagnetischer Stürme wird unter anderem mit dem Kp Index gemessen, und NOAA bewertet Stürme auf der G Skala von G1 bis G5.
Quellen
- NASA Science — Solar Storms and Flares: https://science.nasa.gov/sun/solar-storms-and-flares/
- NASA Science — Solar Flare and Coronal Mass Ejection: https://science.nasa.gov/earth/earth-observatory/solar-flare-and-coronal-mass-ejection-43191/
- NOAA Space Weather Prediction Center — Space Weather Phenomena and the R/G/S scales: https://www.swpc.noaa.gov/phenomena
- NOAA Space Weather Prediction Center — Solar Flares (Radio Blackouts): https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/solar-flares-radio-blackouts
- NOAA Space Weather Prediction Center — Coronal Mass Ejections: https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/coronal-mass-ejections
- GFZ Helmholtz Centre Potsdam — Kp index information: https://www.gfz-potsdam.de/en/kp-index
