- Jeder geomagnetische Sturm hat seinen Ursprung in der Sonne.
- Auslöser sind koronale Massenauswürfe oder schnelle Ströme aus Koronallöchern.
- Entscheidend ist die Richtung des mitgeführten Magnetfelds, südliche Richtung fördert Rekonnexion.
- Eingehende Energie treibt Ströme an, erzeugt Polarlichter und stört das Magnetfeld.
Wenn von einem „magnetischen Sturm“ die Rede ist, klingt das leicht wie Wetter auf der Erde. In Wirklichkeit geht es aber nicht um Regen oder Wolken. Ein geomagnetischer Sturm ist eine Störung weit oberhalb unserer Atmosphäre in der unsichtbaren magnetischen Blase, die die Erde umgibt. Und fast immer führt die Spur zurück zur Sonne.
Alles beginnt mit der Sonne
Die Sonne ist kein ruhender Ball aus Licht. Sie besteht aus heißem, elektrisch geladenem Plasma, das starke Magnetfelder erzeugt. Diese Felder verzwirbeln sich, spannen sich auf und lösen sich gelegentlich mit einem Mal. Dann schleudert die Sonne Energie und Materie in den Weltraum. Trifft ein solcher Auswurf die Erde, kann er einen geomagnetischen Sturm auslösen.
Sonnenwind, koronale Massenauswürfe und Koronallöcher
Der Sonnenwind ist der dauernde Strom geladener Teilchen aus der Sonnenatmosphäre. Meist ist er ruhig, gelegentlich wird er aber deutlich schneller, dichter oder stärker magnetisiert. Zwei Quellen erzeugen besonders wirksame Schübe: koronale Massenauswürfe, große einzelne Eruptionen mit viel Plasma und eingebettetem Magnetfeld, und schnelle Ströme aus Koronallöchern, also offener Magnetfeldstruktur, die wiederkehrend starke Winde liefern.
Die Richtung des Magnetfelds entscheidet
Der wichtigste Punkt ist die Richtung des mitgeführten Magnetfelds. Trägt der Sonnenwind ein nach Süden gerichtetes Feld, steht es der Richtung des irdischen Felds entgegen. Dann kann magnetische Rekonnexion stattfinden, die beide Felder verbindet und eine Tür für Energie und Teilchen öffnet. Ein schneller Wind mit nördlichem Feld kann folgenlos bleiben, während ein langsamerer Wind mit stark südlichem Feld einen Sturm auslöst.
Was in der Magnetosphäre passiert
Die eingeflossene Energie verstärkt elektrische Ströme in der Magnetosphäre. Der Ringstrom wird stärker und schwächt das am Boden gemessene Magnetfeld, die obere Atmosphäre erhitzt sich und schwillt an. Teilchen, die in Polarregionen auf die Atmosphäre treffen, erzeugen Polarlichter. Wissenschaftler beschreiben einen Sturm in einer Anfangsphase, einer Hauptphase mit starker Rekonnexion und einer langsamen Erholungsphase.
Sonnenzyklus und Variabilität
Die Häufigkeit der Stürme schwankt mit dem Sonnenzyklus von etwa elf Jahren. In der Aktivitätsphase treten mehr und stärkere koronale Massenauswürfe auf. In ruhigen Phasen dominieren die wiederkehrenden Ströme aus Koronallöchern.
Quellen
- Geomagnetic Storms — NOAA / NWS Space Weather Prediction Center (SWPC)
- Coronal Mass Ejections — NOAA / NWS Space Weather Prediction Center (SWPC)
- Coronal Holes — NOAA / NWS Space Weather Prediction Center (SWPC)
- Coronal Hole High Speed Streams (CH HSS) — NOAA / NWS Space Weather Prediction Center (SWPC)
- GFZ Helmholtz Centre for Geosciences — Geomagnetic Kp index
- NASA Science — Solar Storms and Flares / Space Weather
