Trifft ein geomagnetischer Sturm die Erde, verändert dies das Magnetfeld unseres Planeten. Da diese durch Schockwellenfronten des Sonnenwindes ausgelöst werden, bezeichnen Forschende solche Phänomene auch als Sonnensturm. Doch diese führen nicht nur zu beeindruckenden Spektakeln am Nachthimmel, sondern können auch erhebliche Auswirkungen auf unser Leben haben.
Sonnensturm: Auswirkungen auf Infrastruktur
Vielen sind die Polarlichter in diesem Mai wohl noch gut in Erinnerung geblieben, denn sie waren auch in Regionen zu sehen, in denen diese nur sehr selten vorkommen. Auch in Deutschland konnten sich zahlreiche Menschen an den Himmelsphänomenen erfreuen. Ursache dafür war ein eben solcher Sonnensturm.
Denn ab dem 8. Mai gab es mehrere Tage lang immer wieder Sonneneruptionen. Bei solch einem koronalen Massenauswurf lösen sich in einer gewaltigen Explosion auf der Sonnenoberfläche geladene Teilchen und treffen dann das Magnetfeld der Erde. Neben Polarlichtern verursachen diese Einschläge jedoch auch geomagnetisch induzierte Ströme in Bodennähe, die unsere Infrastruktur massiv beeinträchtigen können. Dazu gehören Stromleitungen, Eisenbahnlinien, Unterseekabel sowie Öl- und Gaspipelines.
Wissenschaftler*innen haben diese Ströme nun genau untersucht, unter anderem mit dem Ziel, kritische Infrastrukturen in Zukunft besser zu schützen. Denn „die wohl schlimmsten Auswirkungen auf die Strominfrastruktur traten im März 1989 nach einem schweren geomagnetischen Sturm auf – das Hydro-Quebec-System in Kanada war fast neun Stunden lang außer Betrieb, wodurch Millionen von Menschen ohne Strom waren“, erklärt Dr. Denny Oliveira vom Goddard Space Flight Center der NASA in einer offiziellen Pressemitteilung.
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Polarlichter können Warnsignal sein
Ihre Forschungsergebnisse haben sie nun im Fachjournal Frontiers in Astronomy and Space Sciences veröffentlicht. Darin schreiben sie, dass der Einschlagswinkel der Schockwellen entscheidend für die Vorhersage möglicher Schäden an der Infrastruktur ist. So sollen Sonnenstürme, die die Erde frontal und nicht in einem Winkel treffen, stärkere geomagnetisch induzierte Ströme induzieren, da sie das Magnetfeld stärker komprimieren.
Der Winkel dieser Erschütterungen kann bis zu zwei Stunden vor dem Aufprall vorhergesagt werden. Diese neuen Erkenntnisse könnten ermöglichen, Schutzmaßnahmen für Stromnetze und andere anfällige Infrastrukturen einzurichten, bevor die stärksten und frontalsten Erschütterungen passieren. Doch auch Polarlichter könnten ein wichtiges Warnsignal sein.
Denn „Polarlichter und geomagnetisch induzierte Ströme werden durch ähnliche Weltraumwettertreiber verursacht“, so Oliveira. Daher sind diese „eine visuelle Warnung, die darauf hinweist, dass elektrische Ströme im Weltraum diese geomagnetisch induzierten Ströme auf der Erde erzeugen können“, fügt der Wissenschaftler hinzu.
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Noch weitere Daten nötig
Dabei bezieht er sich auf den Sonnensturm in diesem Mai. „Die Polarlichtregion kann sich während schwerer geomagnetischer Stürme stark ausdehnen. Normalerweise liegt ihre südlichste Grenze bei etwa 70 Grad Breite, aber bei extremen Ereignissen kann sie bis auf 40 Grad oder sogar noch weiter sinken, was beim Sturm im Mai 2024 – dem schwersten Sturm der letzten zwei Jahrzehnte – definitiv der Fall war.“
Doch der Forscher weist auch darauf hin, dann in Zukunft noch weiteren Studien zu den Auswirkungen der Sonnenstürme auf die Erde nötig sind. Denn für ihre Untersuchungen wurden nur an einem bestimmten Ort Daten erhoben. Nämlich dem Erdgasleitungssystem von Mäntsälä in Finnland.
„Obwohl Mäntsälä an einem kritischen Ort liegt, liefert es kein weltweites Bild. Darüber hinaus fehlen in den Mäntsälä-Daten mehrere Tage im untersuchten Zeitraum, was uns dazu zwang, viele Ereignisse in unserer Erschütterungsdatenbank zu verwerfen“ warnte Oliveira und fügt hinzu: „Es wäre schön, wenn Stromunternehmen weltweit ihre Daten den Wissenschaftlern für Studien zugänglich machen würden.“
Quelle: Frontiers, „First direct observations of interplanetary shock impact angle effects on actual geomagnetically induced currents: The case of the Finnish natural gas pipeline system“ (Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 2024)
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