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Zunehmende Sonnenaktivität: Was hat sich verändert?
Die Sonne, lange als ein beständiger und vorhersehbarer Stern betrachtet, zeigt Anzeichen eines systematischen Anstiegs der Aktivität, den Forschende nicht erwartet hatten. Offizielle Prognosen, die Ende des Sonnenzyklus 24 im Jahr 2019 veröffentlicht wurden, sagten einen ähnlich milden Sonnenzyklus 25 voraus. Diese Vorhersagen werden durch Beobachtungen in Frage gestellt: Sonnenzyklus 25 ist aktiver ausgefallen als erwartet, und eine detaillierte Neuauswertung jahrzehntelanger Messreihen weist seit etwa 2008 auf eine allmähliche Verstärkung des Sonnenwinds und verwandter Parameter hin.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, die langfristige heliosphärische Daten untersuchten, berichten von stetigen Zunahmen in einer Reihe von Eigenschaften des Sonnenwinds — einschließlich Geschwindigkeit, Dichte, Temperatur, thermischem Druck, Massenfluss, Impuls, Energie und Stärke des Magnetfelds. Diese Trends deuten auf eine Aufwärtsentwicklung der Sonnenleistung hin, die sich nicht vollständig allein durch den bekannten ~11-jährigen Sonnenfleckenzyklus erklären lässt.
Grundlagen des Sonnenzyklus und historischer Kontext
Der Sonnenzyklus, typischerweise etwa 11 Jahre von Minimum zu Maximum, bestimmt Schwankungen bei Sonnenflecken, Flares und koronalen Massenauswürfen (CMEs). Im Sonnenmaximum steigt die Zahl der Sonnenflecken und die globale magnetische Polarität der Sonne kehrt sich um. Aufzeichnungen über Sonnenflecken reichen Jahrhunderte zurück und zeigen sowohl regelmäßige Zyklen als auch längere, unregelmäßige Phasen: das Maunder-Minimum (etwa 1645–1715) und das Dalton-Minimum (ca. 1790–1830) sind Beispiele für anhaltend geringe Aktivität, die noch nicht vollständig verstanden sind.
Grafik der Sonnenfleckenaktivität seit 1750
Selbst mit umfangreichen Sonnenfleckenkatalogen bleibt die Vorhersage des langfristigen Sonnenverhaltens schwierig, weil viel von den Dynamiken im Inneren der Sonne der direkten Beobachtung entzogen ist. Die Sonnenzyklen 22 und 23 (Beginn 1986 bzw. 1996) waren hinsichtlich der Sonnenfleckenzahl konventionell durchschnittlich, doch Messungen zeigten über diese Zyklen einen Rückgang des Sonnenwinddrucks, was einige Forschende vor einer möglichen längeren Phase geringer Aktivität warnen ließ. Stattdessen war Sonnenzyklus 24 (Beginn etwa 2008) in traditionellen Sonnenfleckenmetriken schwach, aber die zugrundeliegenden Parameter des Sonnenwinds, die den Einfluss der Sonne auf die Heliosphäre messen, zeigen seit dieser Zeit einen Aufwärtstrend.
Messungen, Interpretationen und Folgen
Forschende, die Raumfahrzeugaufzeichnungen analysierten — darunter bodennahe Monitore und Daten von Missionen wie NASAs Solar Dynamics Observatory, Parker Solar Probe und ESA/NASA Solar Orbiter — fanden konsistente Zunahmen in zahlreichen heliosphärischen Diagnostiken. Dieser Anstieg in mehreren Parametern legt nahe, dass die Verhaltensänderung der Sonne kein Beobachtungsartefakt ist, sondern eine reale Entwicklung des Zustands der Heliosphäre.
Diese Ergebnisse passen zu Überlegungen zur solaren Variabilität im Rahmen des 22-jährigen Hale-Zyklus, der zwei aufeinanderfolgende 11-jährige Sonnenfleckenzyklen zu einem vollständigen magnetischen Polaritätszyklus zusammenfasst. Einige Hinweise stützen die Auffassung, dass der Hale-Zyklus die dominierende Organisationszeit für die solare Magnetik ist, sodass scheinbare Abweichungen vom 11-Jahres-Muster längere, 22-jährige magnetische Prozesse widerspiegeln können.
Was bedeutet eine stärkere Sonnenwindintensität für Erde und Raumfahrtbetrieb? Größerer Sonnenwindimpuls und höhere Magnetfeldstärken können zu häufigeren oder energiereicheren Weltraumwetterereignissen beitragen: stärkere geomagnetische Stürme, verstärkte Polarlichter bis in niedrigere Breiten, erhöhter Luftwiderstand für Satelliten in niedriger Umlaufbahn sowie Risiken für Stromnetze und Funkkommunikation bei starken CMEs und Flares. Gleichwohl liegt der derzeitige Sonnenwinddruck noch unter den Werten, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts registriert wurden, sodass Kontext und Nuancen wichtig sind: ein Aufwärtstrend bedeutet nicht automatisch extreme Bedingungen.
Experteneinschätzung
"Die Überraschung ist nicht, dass sich die Sonne ändern kann — das hat sie immer wieder —, sondern dass mehrere unabhängige Messreihen seit 2008 auf einen anhaltenden Anstieg hinweisen", sagt ein Heliophysiker mit Erfahrung in der Analyse von Raumfahrzeugdaten. "Das unterstreicht die Notwendigkeit, die Metriken zur Charakterisierung der Sonnenaktivität über die Sonnenfleckenzahlen hinaus zu erweitern."
Wie Forschende weiter vorgehen werden
Die Forschenden betonen die fortgesetzte Beobachtung und sogenannte Cross-Mission-Kalibrierung. Die Kombination langjähriger bodengebundener Reihen mit in situ Messungen von Raumsonden ermöglicht ein vollständigeres Bild der solaren Dynamik. Missionen wie Parker Solar Probe und Solar Orbiter liefern neue Nahaufnahmen der Beschleunigungsregion des Sonnenwinds und der koronalen Struktur, während erdnahe Observatorien (zum Beispiel das Space Weather Prediction Center der NOAA und die Heliophysics Division der NASA) weiterhin Weltraumwetterindikatoren überwachen, die technologische Systeme direkt beeinflussen.
Die breitere Implikation der aktuellen Analyse ist methodischer Natur: sich ausschließlich auf Sonnenfleckenzahlen zu verlassen, läuft Gefahr, graduelle Veränderungen der Sonnenleistung zu übersehen, die sich auf die Heliosphäre auf andere Weise auswirken. Die Erweiterung des Messkatalogs der Sonne — und die Verbesserung von Modellen, die Prozesse im Sonneninneren mit beobachtbaren Auswirkungen in der Heliosphäre verbinden — wird zentral sein, um zukünftiges Weltraumwetter vorherzusagen und das Langzeitverhalten der Sonne zu verstehen.
Fazit
Jüngste Analysen zeigen seit etwa 2008 einen messbaren Anstieg mehrerer Eigenschaften des Sonnenwinds, was die Erwartungen herausfordert, die Sonne nach dem schwachen Sonnenzyklus 24 ungewöhnlich ruhig zu lassen. Während Sonnenzyklus 25 aktiver war als vorausgesagt, mahnen Forschende zur Vorsicht: die Vorhersage des künftigen Zustands der Sonne erfordert fortgesetzte Multi-Instrument-Beobachtungen und ein verbessertes Verständnis magnetischer Zyklen wie des Hale-Zyklus. Der Trend macht deutlich, dass Sonnenfleckenzahlen nur ein Teil eines komplexen Puzzles sind; die Verfolgung des gesamten Spektrums solarer und heliosphärischer Variablen ist unerlässlich, um Weltraumwetterauswirkungen auf Erde und Technologie in der Umlaufbahn abzuschätzen.
Quelle: sciencealert
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