Die spektakulären Sonnenstürme, die den polaren Himmel in wunderschönen Grün- und Rosatönen malen, haben eine dunklere Seite: Sie können unser Stromnetz, unsere Kommunikationssysteme und Satelliten zerstören. Eine neue Studie legt nahe, dass die Quelle dieser Sonnenstürme viel näher an unserem Planeten liegt als bisher angenommen.
Die Erde ist durch eine Schutzblase geschützt, die als Magnetosphäre bekannt ist und schädliche Sonnenstrahlung blockiert. Wenn die Sonne jedoch gelegentlich schnelle Strahlungsströme - und damit intensive Magnetfeldlinien - aussendet, können sie stark mit dem eigenen Magnetfeld unseres Planeten interagieren.
Wenn dieser Sonnenwind auf die Magnetosphäre trifft, verwickeln sich die beiden Magnetfeldlinien. Diese Wechselwirkung erzeugt Wärme und beschleunigt die vom Sonnenwind eingebrachten geladenen Teilchen - Ionen und Elektronen -, schwächt vorübergehend das Magnetfeld des Planeten und erzeugt starke magnetische Stürme, die uns als Auroren erscheinen.
Da diese Stürme jedoch selten sind und es nicht genügend Satelliten gibt, um sie zu beobachten, ist nicht klar, wo und wie diese Wiederverbindung von Magnetfeldlinien stattgefunden hat, sagten die Forscher der Studie in einer Erklärung.
Um dies herauszufinden, verwendeten die Forscher Beobachtungen aus der NASA-Zeitgeschichte von Ereignissen und makroskaligen Interaktionen während Substorms (THEMIS) -Satelliten. Während Sonnenstürmen sitzen diese Satelliten am Magnetschwanz der Erde - dem Teil der Magnetosphäre auf der Seite des Planeten, der nicht der Sonne zugewandt ist - der durch den Sonnenwind verlängert wird. Die Forscher fanden heraus, dass diese magnetische Wiederverbindung - das Ereignis, das magnetische Stürme auslöst - viel näher an unserem Planeten auftreten kann als bisher angenommen: etwa drei bis vier Erddurchmesser entfernt, so die Aussage.
Darüber hinaus entdeckte ein Wettersatellit in einer erdnahen Umlaufbahn (oder geosynchronen Umlaufbahn) nach dem Sturm angeregte Elektronen, was darauf hindeutet, dass das Ereignis der erneuten Verbindung Ionen und Elektronen dazu veranlasste, auf hohe Energien zu beschleunigen. Die Elektronen, die zum Planeten fließen, transportieren Energie entlang der Magnetfeldlinien, um die Auroren zu erzeugen, die wir sehen.
Diese Beschleunigung kann für Hunderte von Satelliten, die sich in einer geosynchronen Umlaufbahn bewegen, gefährlich sein und auch für die menschliche DNA schädlich sein, wodurch laut Aussage ein Risiko für Astronauten besteht.
Darüber hinaus können Sonnenstürme die Erdbewohner in erheblichem Maße treffen. Im Jahr 1921 beispielsweise störte ein magnetischer Sturm die Telegraphenkommunikation und verursachte Stromausfälle, die laut Aussage zum Abbrennen eines Bahnhofs in New York City führten.
"Durch das Studium der Magnetosphäre verbessern wir unsere Chancen, mit der größten Gefahr für die Menschheit umzugehen, die sich in den Weltraum wagt: Stürme, die von der Sonne angetrieben werden", sagte der Hauptautor Vassilis Angelopoulos, Professor für Weltraumphysik an der UCLA, in der Erklärung. Diese Erkenntnisse könnten Astronauten und Erdbewohnern helfen, sich besser auf gefährliches Sonnenwetter vorzubereiten.
Die Ergebnisse wurden am 13. Januar in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht.
