Beeinflusst die Sonne das Erdklima?

Die Sonne hat großen Einfluss auf das irdische Wetter – die ESA hilft nun bei der Erforschung der Phänomene.

Ein Beitrag von Karl Urban, bearbeitet von Star-Light. Quelle: ESA.

Die Sonne und das irdische Wetter.
(Montage: ESA)
Die Sonne und das irdische Wetter.
(Montage: ESA)

Meteorologen sehen die Erde nicht mehr als nach außen isoliertes System. Sowohl langzeitliche Klimaveränderungen als auch das alltägliche Wetter zeigt Zusammenhänge mit der Sonnenaktivität. Wissenschaftler erforschen aus diesem Grund nun massiv die Natur dieser Verbindung. Mit Daten der ESA-Raumfahrzeuge SOHO, Cluster und Ulysses, existieren jetzt genügend Informationen, um den Einfluss der Sonne auf das irdische Wetter aufzudecken. Die Studie ist auch der erste Schritt zu einer neuen Art der Wetter-Vorhersage – dem Weltraumwetter.

Um das Wetter der Erde zu beeinflussen, muss sich das Verhalten der Sonne in bestimmten Bereichen verändern. Im sichtbaren Spektralbereich scheint die Sonne konstant zu leuchten. Satelliten zeigten aber in der Vergangenheit, dass sich dahinter tatsächlich dramatische Veränderungen abspielen. Zum Beispiel strahlt die Sonne einen “Wind” von geladenen Teilchen ins All, dessen Intensität variiert. Die ultraviolette Strahlung variiert ebenfalls. Die Beobachtung der Wechselwirkungen von solaren Veränderungen und dem Klimasystem der Erde ist eine Wissenschaft für sich, die als Weltraumwetter (“space weather”) bekannt ist.

Die Grafik veranschaulicht die Bedeutung des Erdmagnetfeldes: Von der Sonne strömt ist ein beständiger Strom aus Gas, der sog. Sonnenwind, in den umgebenden Weltraum. Der Sonnenwind besteht hauptsächlich aus elektrisch geladenen Teilchen. Er trifft nach zwei bis vier Tagen auf das Magnetfeld der Erde.
Das Erdmagnetfeld bremst den Sonnenwind in einem Abstand von etwa 70.000 km zur Erdoberfläche ab. (Grafik: Wikimedia Commons Herbert Bolz Creative Commons Attribution 4.0 International)

Die Veränderungen der Sonne lassen sich durch ihr sich ständig wandelndes Magnetfeld erklären. Alle 11 Jahre verändert sich dieses von einem “solaren Minimum” in ein “solares Maximum”. Am Höhepunkt dieses Zyklus, der im vergangenden Jahr erreicht wurde, ist der Sonnenwind sehr stark, so dass die geladenen Teilchen explosionsartig ins all katapultiert werden. Die Energie, die bei einer Explosion von der Sonne abgegeben wird, kann bis zu einer Milliarde Megatonnen reichen. Das entspricht 6,6 Milliarden Hiroshima-Atombomben. Diese Ergeignisse sind auch die Urheber für die variierenden ultravioletten Strahlungsemissionen.

Die “solare Flotte” der ESA beobachtet diese Phänomene sehr vorsichtig und von verschiedenen Punkten im All aus. Das NASA/ESA-Gemeinschaftsprojekt SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) beobachtet die Sonne und zeichnet deren Aktivität auf. Die Veränderungen des Sonnenwinds wird vom Sonden-Quartett Cluster erforscht, während Ulysses die Sonne in einem entfernteren Orbit umkreist, um eine globalere Sicht des Sonnenwinds zu erhalten.

Diese Beobachtungs-Ergebnisse werden zusammen mit meteorologischen und anderen Daten eine unschätzbare Quelle an Informationen zur Erforschung der Sonneneinflüsse auf die Erde bilden. “All die Daten werden archiviert und für die Wissenschaftsgemeinschaft verfügbar gemacht.” sagt Alexi Glover aus dem Space-Weather-Team am ESTEC-Zentrum der ESA in den Niederlanden.
SOHO wurde für den Betrieb von drei Jahren konstruiert. “Wenn SOHO weitere vier bis fünf Jahre funktioniert, haben wir einen vollständigen solaren Zyklus von 11 Jahren dokumentiert. Dies wäre von unschätzbarem Wert.”

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