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Sonne auf Genesungskurs

Die Sonne hat eine ungewöhnlich lange Phase geringer Aktivität hinter sich. Einige Forscher glauben, diese Ruhe werde weitergehen. Das hat einen Einfluss auf das Klima, eine Eiszeit droht aber nicht.

Von Thomas Bührke Die Sonne ist ein launischer Himmelskörper. In Hochphasen bringt sie vermehrt Flecken hervor und erzeugt heftige Teilchenstürme. Anschliessend legt sie eine Ruhepause ein, bevor sie wieder aktiv wird. Dieser bis ins 17. Jahrhundert zurück verfolgbare Zyklus dauert durchschnittlich elf Jahre. Als die Sonne ihre letzte Ruhepause bis ins dreizehnte Jahr ausdehnte, wurden einige Forscher unruhig: War der innere Motor ins Stocken geraten, und sollte dies Auswirkungen auf das Erdklima haben? Ende 2009 gab es Entwarnung: Die Sonne wurde wieder aktiv. Doch was verbarg sich hinter der langen Tiefschlafphase? Die Ursache für den Aktivitätszyklus verbirgt sich 200 000 Kilometer unter der Sonnenoberfläche. Dort herrscht eine Temperatur um zwei Millionen Grad. Die Atome haben ihre Elektronen verloren, das Gas ist ein elektrisch leitendes Plasma. Dieses ist in ständiger Bewegung und erzeugt ein gewaltiges Magnetfeld. Dieses zeigt sich nach aussen – wie bei der Erde auch – mit einem Nord- und einem Südpol. Gleichzeitig verdrillt das strömende Plasma die Magnetfeldlinien wie Gummibänder, die dann vereinzelt aus der Oberfläche wie Brücken auftauchen können. An den Fusspunkten dieser Schläuche bilden sich die dunklen Sonnenflecken. Sie existieren für ein paar Tage und verschwinden dann wieder. Dieses komplexe Wechselspiel aus heissen Gasströmen und wabernden Magnetfeldern ist bis heute nicht vollständig verstanden. Tatsache ist aber, dass es einer periodischen Schwankung unterliegt. In der Hochphase bilden sich sehr viele und grosse Flecken, während sie im Minimum über Wochen hinweg ganz ausbleiben können. Explosionsartige Ausbrüche Die Flecken sind auch die Anzeichen für die Sonnenaktivität. Treten viele Flecken auf, kommt es auf der Oberfläche vermehrt zu explosionsartigen Ausbrüchen, bei denen Teilchenschwärme ins All schiessen. Treffen diese auf das Erdmagnetfeld, entstehen Polarlichter. Im Extremfall kann der Funkverkehr gestört werden, und Stromversorgungsnetze brechen zusammen. Zwischen zwei Aktivitätshochs vergehen ungefähr elf Jahre. Mit 12,5 Jahren dauerte der letzte Zyklus ungewöhnlich lange. In dieser Tiefschlafphase machte ein Team amerikanischer Astronomen um Mausumi Dikpati vom High Altitude Observatory in Boulder, USA, und Roger Ulrich von der Universität Los Angeles eine Entdeckung (Geophys. Res. Lett. 2010, Bd. 37, L14107): Eine Gasströmung zog sich vom Äquator aus in Richtung der Pole. Dort sank sie in die Tiefe ab und strömte zum Äquator zurück. Diese Zirkulation war bekannt. Normalerweise kehrt sie aber bei etwa 60 Grad Breite um. Während des letzten Aktivitätszyklus drang sie jedoch fast bis zu den Polen vor. Und sie war langsamer als in dem vorherigen Zyklus. Dies führte dazu, dass die Strömung mehr Zeit benötigte, wodurch sich der Zyklus nach Dikpatis Ansicht verlängerte. Die Forscher hoffen, die Dauer des derzeit einsetzenden Zyklus vorhersagen zu können, sobald neue Messungen der Strömung vorliegen. Damit könnten sie einerseits ihr Modell bestätigen, andererseits ergäben sich auch praktische Vorteile. Wenn die Sonne aktiv wird, verändert sich zwar die Intensität des sichtbaren Lichts nur unwesentlich, aber Röntgen- und UV-Strahlung steigen stark an. Letztere heizt die äussere Erdatmosphäre auf, die sich dann aufbläht. Im Laufe der solaren Aktivitätszyklen atmet unsere Atmosphäre regelrecht. Ein Forscherteam um John Emmert vom Naval Research Laboratory in Washington fand heraus, dass während der letzten Tiefschlafphase der Sonne die Dichte der Erdatmosphäre in 400 Kilometer Höhe 28 Prozent geringer war als im vorangegangenen Minimum von 1996 (Geophys. Res. Lett. 2010, Bd. 37, L12102). «Das ist die stärkste Kontraktion der letzten 43 Jahre», sagt Emmert. Bald gar keine Flecken mehr? Versuche, die Sonnenaktivität vorherzusagen, haben bisher mässigen Erfolg. Im Mai 2009 kündigte ein internationales Expertenteam das nächste Maximum für Mai 2013 an. Daraus wird nun nichts. «Niemand hatte den stark verspäteten Einsatz des neuen Zyklus vorhergesehen», sagt Werner Schmutz, Direktor des Physikalisch-Meteorologischen Observatoriums Davos. Ende August sorgten dann Matthew Penn und William Livingston vom National Solar Observatory in Tucson (Arizona) an einer Tagung der Internationalen Astronomischen Vereinigung für Aufsehen. Sie hatten seit 1998 die Magnetfeldstärke in den Sonnenflecken gemessen und festgestellt, dass diese stetig abgenommen hatte. Wenn sich dieser Trend fortsetze, werde der jetzige Zyklus sehr schwach ausfallen und der nächste womöglich fast gar keine Sonnenflecken mehr ausbilden. Werner Schmutz hält dieses Ergebnis für sehr spannend, meint aber, eine Extrapolation der Messergebnisse auf die beiden nächsten Zyklen sei mit Vorsicht zu geniessen. Ob die amerikanischen Forscher recht haben, wird sich in den kommenden zwei oder drei Jahren zeigen. Steigen die Magnetfeldstärken wieder an, lagen sie falsch. Der deutsche Sonnenforscher Manfred Schüssler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau ist skeptischer. «Die Vorgänge im Inneren der Sonne sind nicht linear», sagt er. Sie verhalten sich chaotisch und entziehen sich einer längeren Vorhersage. «Das ist so, als wollten wir das Wetter für das nächste Jahr vorhersagen», so Schüssler. Die Auswirkung der Sonnenaktivität auf die äusseren Atmosphärenschichten ist erwiesen. Umstritten bleibt die Frage, ob dies auch auf die unterste Schicht und damit auf Wetter und Klima durchschlägt. So bringen Forscher eine ausgedehnte Ruhephase der Sonne zwischen 1640 und 1700, Maunder-Minimum genannt, mit ungewöhnlich kalten Wintern in Mitteleuropa in Zusammenhang. Werner Schmutz beschäftigt sich schon seit langem mit diesem umstrittenen Thema. Nach seinen Erkenntnissen hat die Sonne bis etwa 1950 die Klimaentwicklung zu rund 50 Prozent mitbestimmt. Seit 1980 aber dominieren Treibhausgasemissionen die globale Temperaturerwärmung. «Heute kommt die Sonne gegen die Menschheit nicht mehr an», sagt Schmutz. Da würde auch kein neues Maunder-Minimum helfen. Nur geringe Aktivitäten: Aufnahme der Sonne vom Oktober 2003. Foto: Keystone Starke Aktivität: Aufnahme der Sonne vom September 2001. Foto: Nasa

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