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Unerwarteter Anstieg der Sonnenaktivität
Jüngste Analysen langjähriger Sonnenbeobachtungen deuten darauf hin, dass die Sonnenaktivität seit etwa 2008 stetig zunimmt, ein Trend, der über den vertrauten 11-jährigen Sonnenzyklus hinausgeht. Agenturen wie NASA und NOAA hatten anfangs einen vergleichsweise schwachen Sonnenzyklus 25 nach dem ruhigen Zyklus 24 vorhergesagt, doch die tatsächlich beobachteten Sonnenflecken, Flares und koronalen Massenauswürfe (CMEs) waren stärker als erwartet. Forschende am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA berichten nun, dass mehrere Messgrößen des Sonnenwinds – darunter Geschwindigkeit, Dichte, Temperatur, thermischer Druck, Massenfluss, Impuls, Energiefluss und Magnetfeldstärke – in den letzten anderthalb Jahrzehnten zugenommen haben.
Sonnenzyklen, der Hale-Zyklus und historischer Kontext
Der wichtigste von Wissenschaftlern beobachtete Rhythmus der Sonne ist der ungefähr 11-jährige Sonnenfleckenzyklus, der zwischen Sonnenminimum und -maximum wechselt und mit Schwankungen in der Zahl der Sonnenflecken, Sonnenflares und koronalen Massenauswürfen verbunden ist. Jeder 11-jährige Zyklus ist tatsächlich die Hälfte eines 22-jährigen magnetischen Hale-Zyklus, in dessen Verlauf sich die magnetische Polarität der Sonne zweimal umkehrt und zur ursprünglichen Orientierung zurückkehrt.
Längerfristige Variabilität ist auch in historischen Aufzeichnungen dokumentiert. Das Maunder-Minimum (etwa 1645–1715) und das Dalton-Minimum (um 1790–1830) waren ausgedehnte Phasen ungewöhnlich niedriger Sonnenfleckenzahlen. Solche Episoden zeigen, dass die Sonne in längere Phasen reduzierter Aktivität eintreten kann, doch die Mechanismen, die diese jahrzehntelangen Verschiebungen auslösen, sind noch wenig verstanden. Wie JPL-Plasmaphysiker Jamie Jasinski feststellte: "Alle Anzeichen deuteten darauf hin, dass die Sonne in eine längere Phase geringer Aktivität eintreten würde. Daher war es überraschend, diesen Trend umgekehrt zu sehen. Die Sonne erwacht langsam."
Neue Daten und gemessene Parameter
Jasinski und Kollegen, darunter der Weltraumphysiker Marco Velli vom JPL, untersuchten mehrere Datensätze zum Sonnenwind und zur Heliosphäre, die sich über mehrere Sonnenzyklen erstrecken. Anstatt sich nur auf Sonnenfleckenzahlen zu stützen, bezog ihr Ansatz in-situ-Raumsondenmessungen und Fernerkundungsindizes ein, die die Eigenschaften des Sonnenwinds und des interplanetaren Magnetfelds quantifizieren.
Beginnend etwa 2008, mit dem Start von Sonnenzyklus 24, stellte das Team einen allmählichen Anstieg von Sonnenwindgeschwindigkeit, Plasmadichte und -temperatur sowie des thermischen und dynamischen Drucks fest. Auch die Magnetfeldstärke und die Energieflüsse zeigten einen Aufwärtstrend. Zusammengenommen deuten diese Parameter auf eine insgesamt stärkere äußere Wirkung der Sonne auf die Heliosphäre hin.
Auswirkungen auf Weltraumwetter und Erde
Ein anhaltender Anstieg der Sonnenwindstärke und magnetischen Aktivität kann sich in häufigeren oder intensiveren Weltraumwetterereignissen niederschlagen. Dazu gehören erhöhte Raten von Sonnenflares und koronalen Massenauswürfen, stärkere geomagnetische Stürme, wenn solche Eruptionen die Magnetosphäre der Erde treffen, sowie erhöhte Strahlenbelastung für Satelliten, Astronauten und den Hochpositionsluftverkehr. Die beobachteten Veränderungen bedeuten nicht zwangsläufig ein extremes Ereignis, erweitern aber das Zeitfenster für die Wahrscheinlichkeit störender Sonnenaktivität im Vergleich zu Prognosen, die vorwiegend auf Sonnenfleckenvorhersagen basieren.
Planer von Missionen und Satellitenbetreiber verfolgen diese Trends mit einem Netzwerk von Observatorien und Sonden wie Parker Solar Probe, Solar Orbiter, ACE, DSCOVR, SOHO und STEREO. Diese Raumfahrzeuge liefern kontinuierliche Überwachung der sonnennahen Umgebung und des Sonnenwinds, was Nowcasts und Vorhersagen für das Weltraumwetter verbessert.
Warum Vorhersagen der Sonne schwierig bleiben
Die Sonne ist ein hochgradig nichtlineares magneto-hydrodynamisches System. Interne Strömungen, differentielle Rotation und die Magnetfeldgenerierung durch den solaren Dynamo erzeugen Variabilität auf mehreren Zeitskalen. Sonnenflecken sind ein nützliches Proxy, erfassen aber nur eine beobachtbare Folge tieferer Prozesse. Die JPL-Analyse macht deutlich, dass die ausschließliche Orientierung an Sonnenfleckenzahlen längerfristige Veränderungen in der Heliosphäre unterschätzen kann.
Forschende betonen die Notwendigkeit, die diagnostischen Messgrößen zu erweitern und Eigenschaften des Sonnenwinds, das offene Magnetfeld und energetische Partikelpopulationen einzubeziehen. Nur mit einem breiteren Beobachtungskatalog und verbesserten Dynamosimulationen können Wissenschaftler besser abschätzen, ob die gegenwärtigen Trends anhalten, abflachen oder sich umkehren werden.
Expert Insight
Dr. Laura Mendes, eine Astrophysikerin, die solaren Magnetismus untersucht (Expert:innenkommentar), bemerkt: "Der Trend seit 2008 erinnert uns daran, dass die Sonne auf mehreren überlappenden Zyklen agiert. Beobachtungen von Parker Solar Probe und Solar Orbiter helfen uns zu prüfen, ob der Anstieg der Sonnenwindenergie mit tieferen Veränderungen im solaren Dynamo zusammenhängt. Für Planer lautet die praktische Konsequenz, aktuelle Vorhersagen mit adaptiven Strategien zu behandeln – erwarte Variabilität und bereite Systeme entsprechend vor."
Überwachung und Missionen
Laufende und geplante Sonnenmissionen erhöhen unsere Fähigkeit, Änderungen zu erkennen und zu analysieren. Die Parker Solar Probe sondiert die innere Heliosphäre, der Solar Orbiter kombiniert Nahaufnahmen mit in-situ-Plasmamessungen, und bodengestützte Observatorien überwachen Sonnenflecken und magnetische Topologien. Gemeinsam speisen diese Instrumente Modelle, die NOAA und andere Weltraumwetterdienste für Satellitenbahnprognosen, Funkausfallwarnungen und geomagnetische Sturmalarme informieren.
Fazit
Aktuelle Analysen zeigen, dass die Sonnenaktivität seit etwa 2008 zunimmt, mit messbaren Steigerungen bei Sonnenwindgeschwindigkeit, Dichte, Temperatur, Druck und Magnetfeldstärke. Diese Trends verkomplizieren Vorhersagen, die nur auf Sonnenfleckenzahlen basieren, und unterstreichen die Bedeutung einer multiparametrischen Überwachung der Heliosphäre. Obwohl der Sonnenwinddruck heute noch unter den Werten liegt, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts beobachtet wurden, sind kontinuierliche Beobachtungen und verbesserte Modelle entscheidend, um zu klären, ob die Sonne diesen Aufwärtstrend fortführt und welche Auswirkungen das auf Weltraumwetter und Technologien auf und in Erdnähe haben wird.
Quelle: swpc.noaa
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