Was ist ein geomagnetischer Sturm?

Wenn Sie schon einmal das Nordlicht gesehen oder verfolgt haben, sind Sie bereits mit den Auswirkungen eines geomagnetischen Sturms vertraut, aber diese Stürme können mehr als nur ein hübsches Lichtspektakel bieten.

Diese Ereignisse können sich auf Stromnetze, Kommunikationsgeräte und den Satellitenbetrieb auswirken und eine Bedrohung für alle derzeit im Weltraum lebenden Astronauten darstellen.

Geomagnetische Stürme entstehen durch Sonnenaktivität. Die Sonne ist ein brodelnder, heißer Kessel ununterbrochener Aktivität, der gelegentlich Sonneneruptionen auslöst, die wiederum einen sogenannten koronalen Massenauswurf (Coronal Mass Ejection, CME) auslösen können.

CMEs werden entlang des Sonnenwinds einen Strom solarer Teilchen in den Weltraum schleusen. Wenn der Strom auf die Erde gerichtet ist, interagieren diese geladenen Teilchen mit unserem Magnetfeld, übertragen Energie in unsere obere Atmosphäre und verursachen Veränderungen in unserem Magnetfeld.

Geomagnetische Stürme sind für die menschliche Gesundheit ungefährlich, können aber dennoch große Auswirkungen auf unser Leben haben.

Bei einer unruhigen oberen Atmosphäre kann dies den Funk über große Entfernungen erschweren und häufig zu Funkausfällen führen. Auch bei GPS-Satelliten kann es bei stärkeren Sonnenstürmen zu Kommunikationsproblemen kommen.

Da sich die oberen Bereiche der Erdatmosphäre durch die Auswirkungen eines Sturms erwärmen, kann er sich etwas ausdehnen und einige Satelliten in geringer Höhe erreichen. Dies kann den Widerstand dieser Satelliten erhöhen und ihre Umlaufbahnebene verändern.

In der Zwischenzeit könnten andere Satelliten durch den solaren Energiestrom statische Ladungen aufbauen, die bei Entladung Schäden verursachen könnten. Betrachten Sie es als die galaktische Version, wenn Sie Ihre Socken auf dem Teppich scheuern und etwas Metallisches berühren.

Alle Astronauten im Weltraum könnten einer erhöhten gefährlichen Strahlung ausgesetzt sein und müssen abgeschirmt werden.

Selbst hier am Boden können einige der stärksten Sonnenstürme Höhen erreichen, die so niedrig sind, dass sie Spannungsspitzen in den Stromnetzen verursachen, die sie lahmlegen können, wie Montreal und Quebec während des großen Sonnensturms vom 13. März 1989 erlitten haben.

Der Tag, an dem das Nordlicht den Planeten bedeckte: Geschichte der größten Sonnenstürme der Erde

Die bekanntesten Effekte sind die Nordlichter, da sie nachts während geomagnetischer Stürme ein lebendiges, farbenfrohes Bild abgeben können. Wenn geladene Teilchen mit Sauerstoff und Stickstoff in der Atmosphäre interagieren, wird das Molekül kurzzeitig mit Energie versorgt und gibt beim Entladen Licht ab.

7 FAKTEN ÜBER DIE NORDLICHTER

Wenn die Stürme stark genug sind, kann das Polarlicht bis weit in den Süden der USA reichen, während der heftigsten Stürme sogar nach Kalifornien und Texas.

Um denjenigen zu helfen, die auf Systeme angewiesen sind, die von solchen Sonnenstürmen betroffen sein könnten, hat NOAA eine fünfstufige Skala entwickelt, die von G1 bis G5 reicht, um jede eingehende geomagnetische Aktivität zu bewerten und so eine entscheidende Möglichkeit zur Quantifizierung der erwarteten Auswirkungen zu bieten.

G1-Stürme können schwache Schwankungen im Stromnetz und geringfügige Auswirkungen auf den Satellitenbetrieb auslösen. Aber es bedeutet eine gute Show der Nordlichter in Kanada und Alaska. NOAA schätzt, dass die G1-Bedingungen 900 Tage pro 11-jährigem Sonnenzyklus (ungefähr 4.000 Tage) in Kraft sein könnten.

Die NOAA geht davon aus, dass es in Stromversorgungssystemen in hohen Breitengraden zu Spannungsalarmen kommen kann, während langanhaltende G2-Stürme zu Schäden am Transformator führen können. Auch in höheren Breiten kann die HF-Funkausbreitung nachlassen.

Der Blick auf das Nordlicht könnte bis in den äußersten Norden der USA vordringen. Diese G2-Bedingungen herrschen im Durchschnitt für etwa 360 Tage des 11-jährigen Sonnenzyklus.

Was ist der 11-jährige Sonnenzyklus?

Sobald die Sturmstärke G3 erreicht, kann es zu zeitweiligen Problemen mit der Satellitennavigation und der Niederfrequenzfunknavigation kommen, und der HF-Funk könnte zeitweise unterbrochen werden, sagt die NOAA. In Stromversorgungssystemen können Spannungskorrekturen erforderlich sein und bei einigen Schutzgeräten kann es zu Fehlalarmen kommen.

Laut NOAA können die Nordlichter bei dieser Art von Sturmaktivität bis nach Washington, Oregon und Illinois reichen.

Prognostiker gehen davon aus, dass diese Bedingungen im Durchschnitt etwa 130 Tage pro 11-jährigem Sonnenzyklus beobachtet werden können.

Die Administratoren von Stromversorgungssystemen haben möglicherweise alle Hände voll zu tun, da es zu weit verbreiteten Problemen mit der Spannungsregelung kommen könnte. Bei Satelliten- und Weltraumoperationen kann es zu Problemen bei der Oberflächenaufladung und -verfolgung kommen.

Die Satellitennavigation könnte stundenlang beeinträchtigt sein, die HF-Funkausbreitung wäre sporadisch und die niederfrequente Funknavigation könnte gestört sein. Das Positive daran ist, dass die Nordlichter bis nach Alabama und Nordkalifornien im Süden zu sehen sind.

Meteorologen gehen davon aus, dass diese Bedingungen in jedem 11-jährigen Sonnenzyklus insgesamt etwa 60 Tage lang auftreten.

Glücklicherweise sind Stürme dieser Stärke relativ selten. Wenn sie dennoch auftreten, kann es in Stromversorgungssystemen zu weit verbreiteten Problemen bei der Spannungsregelung kommen, und in einigen Netzsystemen kann es zu einem völligen Zusammenbruch oder einem Stromausfall kommen, und Transformatoren können beschädigt werden.

Die Pipeline-Ströme könnten Hunderte von Ampere erreichen, die Ausbreitung von HF-Funk könnte in vielen Gebieten ein bis zwei Tage lang unmöglich sein und auch die Satellitennavigation könnte tagelang beeinträchtigt sein, sagt NOAA.

Wenn der Himmel jedoch klar ist, kann ein brillantes und intensives Schauspiel der Nordlichter bis nach Florida und Texas reichen.

Solche starken geomagnetischen Bedingungen treten möglicherweise nur an etwa vier Tagen pro 11-jährigem Sonnenzyklus auf.

Sie können die aktuelle geomagnetische Aktivität über das Space Weather Prediction Center der NOAA verfolgen.

Es wird erwartet, dass geomagnetische Stürme in den nächsten Jahren häufiger auftreten, wenn die Sonne in die solare Maximalphase ihres 11-Jahres-Zyklus übergeht.