Kosmische Wettervorhersage:
Sonnenstürme werden besser planbar

Eine neue Forschungsarbeit soll die Grundlage dafür bilden, die Intensität von Sonnenstürmen besser vorhersagen zu können. Das soll unangenehme Überraschungen durch Einflüsse auf unsere Technik besser als bisher verhindern.

Überraschend starkes Ereignis

Im April 2023 wurde die Erde beispielsweise von einem unerwartet starken Sonnensturm getroffen, der selbst erfahrene Wissenschaftler in Erstaunen versetzte. Ursache war ein koronaler Massenauswurf (CME) - eine gigantische Wolke aus geladenen Teilchen und Magnetfeldern, die von der Sonne ins All geschleudert wurde. Ungewöhnlich war dabei, dass dieser CME von einem vergleichsweise schwachen Sonnenausbruch begleitet wurde. Experten hatten deshalb nur mit geringen Auswirkungen gerechnet - ein Irrtum, wie sich zeigen sollte.

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Evangelos Paouris vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University veröffentlichte im Astrophysical Journal nun eine detaillierte Analyse. Demnach war die Ausrichtung des CME zur Erde entscheidend für die Stärke des Sturms. In der Nähe des Ursprungs befand sich ein sogenanntes koronales Loch - eine Region, aus der besonders schnelle Sonnenwinde strömten. Diese Strömung habe den CME abgelenkt und näher an die Umlaufbahn der Erde herangeführt. Zudem war das Magnetfeld des CME entgegengesetzt zu dem der Erde, was einen intensiveren Energieeintrag in die Atmosphäre ermöglichte.


Die NASA-Mission GOLD (Global-scale Observations of Limb and Disk) lieferte zusätzliche Einblicke. Während des Sonnensturms stiegen die Temperaturen in der Thermosphäre - einer Schicht in der Erdatmosphäre zwischen 140 und 190 Kilometern Höhe - deutlich an, fielen jedoch nach dem Ereignis drastisch ab. Diese Temperaturschwankung von bis zu rund 60 °C ist bislang einzigartig. Laut dem Atmosphärenforscher Xuguang Cai beeinflusst eine kühlere Thermosphäre das Verhalten von Satelliten und Weltraumschrott, da geringerer Luftwiderstand deren Bahnen verlängert - und so das Risiko von Kollisionen erhöht.

KI soll helfen

Um künftig besser gewappnet zu sein, setzt die NASA zunehmend auf Künstliche Intelligenz. Ein neues System namens GeoCME analysiert mithilfe von maschinellem Lernen Aufnahmen von Sonnenausbrüchen, um deren potenzielle Wirkung auf die Erde einzuschätzen. Erste Tests zeigen vielversprechende Ergebnisse.

Auch die Erfahrungen aus dem extremen Sonnensturm im Mai 2024 zeigen, wie wichtig schnelle Warnsysteme sind. Die NASA-Raumsonde STEREO-A, die näher an der Sonne operiert als bisherige Beobachtungspunkte, konnte wichtige Daten liefern - und hätte über zwei Stunden früher warnen können. Experten sehen darin einen entscheidenden Fortschritt für die zukünftige Treffsicherheit der Prognosen des Weltraumwetters, sodass potenziell gefährdete Anlagen wie Satelliten und Stromnetze besser geschützt werden können.


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