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Wackelnde Sphären

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 28.05.2010 14:57

Unser Planet muss immer wieder explosive Attacken der Sonne über sich ergehen lassen. Der Stern stößt dann gewaltige Mengen geladener Teilchen aus, die mit großer Geschwindigkeit in Richtung Erde rasen. Nur das Magnetfeld schützt uns vor diesen Plasmastürmen. Wissenschaftler haben jetzt ein weiteres Phänomen beobachtet, so genannte Weltraumbeben. Auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union berichteten sie darüber.

Erdmagnetfeld und SonnensturmDer 14. Juli 2000 war ein Freitag und ganz Frankreich freute sich auf ein langes Wochenende. Das traditionelle Picknick zum Nationalfeiertag gelang allerdings nur in der Südhälfte des Landes, der Norden lag unter dicken Wolken, aus denen immer wieder feiner Nieselregen herabfiel. Trotzdem bereiteten sich in Paris die Garden auf die große Parade über die Champs-Élysées vor - und von der Sonne löste sich eine riesige Gasblase aus geladenen Teilchen und raste auf die Erde zu. 15 Minuten später traf der Plasmasturm auf das Erdmagnetfeld, hüllte es vollkommen ein und stauchte es auf der Sonnenseite rüde auf wenige Erdradien zusammen. "Dieses sogenannte Tag-der-Bastille-Ereignis war einer der stärksten Sonnenstürme, die wir bislang gemessen haben", erklärte Karl-Heinz Glaßmeier, Professor am Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik der Technischen Universität Braunschweig, auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien.


Glaßmeier und Kollegen vom Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IWF) stellten in Wien neue Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen solarem Plasmastrom und irdischem Magnetfeld vor, die man seit 2007 mit der US-Satellitenformation Themis sammeln konnte. Das sind fünf Satelliten, die auf unterschiedlichen Umlaufbahnen um die Erde kreisen und in regelmäßigen Abständen wie an einer Schnur aufgereiht in unterschiedlichen Stellen der sonnenabgewandten Erdmagnetosphäre Position beziehen. Mit diesen Satelliten konnten die Wissenschaftler Weltraumbeben messen, die ganz analog zu Erdbeben verlaufen. "Die Analogie besteht darin, dass dort auch Spannungen aufgehoben werden", erklärt IWF-Direktor Professor Wolfgang Baumjohann, "allerdings nicht Spannungen im Erdboden, sondern solche im Erdmagnetfeld." Wären die Themis-Satelliten am 14. Juli 2000 bereits in Position gewesen,  hätten sie eines der spektakulärsten Weltraumbeben der jüngeren Geschichte protokollieren können.


Themis-SatellitenBei den Weltraumbeben spannt der Sonnenwind die Magnetfeldlinien auf der sonnenabgewandten Seite der äußeren Erdmagnetosphäre wie Gummibänder, bis sich die Spannung löst und einen Plasmasturm zurück in Richtung Erdoberfläche entfesselt. Dort trifft dieser sekundäre oder Substurm auf die Innere Magnetosphäre und wird von ihr zurückgeworfen. Daraus entwickelt sich eine Art Pingpong bis die gesamte Energie freigesetzt worden ist. "Je nach Stärke des Sonnensturms werden Energien freigesetzt, die denen von Erdbeben der Magnituden zwischen 5,5 und 6,8 entsprechen", schätzt Karl-Heinz Glaßmeier. Da dies jedoch auf einer Fläche von vielen Zehntausend Quadratkilometern geschieht und nicht nur auf wenigen Hundert, ist die Energiedichte und damit das Zerstörungspotential entsprechend geringer. Schwere Beben wie das vom französischen Nationalfeiertag 2000 sind vergleichsweise selten, aber leichte Weltraumbeben kommen stündlich vor. 


"Weltraumbeben sind für uns auf der Erdoberfläche vor allem schön, wegen der Polarlichter, die sie auslösen", meinte Baumjohann.  Diese Erscheinungen entstehen, wenn die geladenen Teilchen die Partikel in der Ionosphäre der Erde anregen. "Rund zehn Prozent der Energie durchdringt den Magnetschirm und löst diese Polarlichter aus", erklärte IWF-Forscherin Numi Nakamura. Empfindliche Kompasse können Weltraumbeben ebenfalls anzeigen, wenn nämlich die Kompassnadel durch die Turbulenzen im Erdmagnetfeld anfängt zu zittern.


Koronale MasseauswürfeAm 14.  Juli 2000 flackerten auf der Nachtseite des Planeten bis hinunter nach El Paso in Texas ungewöhnlich heftige Polarlichter über den Himmel und zeigten damit an, dass der Sonnensturm die irdische Magnetosphäre ringsum auf das Äußerste beanspruchte. Die Kenntnis darüber, wann der Stresstest für die Magnetosphäre stattfindet und wie stark er ausfällt, ist inzwischen aber für viele Branchen geradezu lebensnotwendig. Telekommunikation und Navigation hängen an Satelliten, die Sonnenstürme können analoge Ströme in Oberflächennähe auslösen, die schon ganze Stromnetze kollabieren ließen. Während des Tag-der-Bastille-Ereignisses mussten nicht nur auf der sonnenzugewandten Seite der Erde Satelliten zur Sicherheit abgeschaltet werden, der japanische Astrophysik-Satellit ACSA geriet sogar zeitweise ins Trudeln und das Satellitennavigationssystem GPS lieferte für mehrere Stunden nur ungenaue Positionsangaben.

 

Doch während man inzwischen dank Solarobservatorien wie dem europäisch-amerikanischen SoHo die Plasmastürme gut prognostizieren kann, die von unserem Stern herüberwehen, steht man bei sekundären Erscheinungen wie den Weltraumbeben erst noch am Anfang.

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