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© Bonnie Jo Mount/The Washington Post

Die Sonne erreicht den Höhepunkt ihres Aktivitätszyklus – das wird sich auf unterschiedliche Arten bemerkbar machen.

Die Auflösung der Sonne für 2024 ist da: Los geht‘s. Es wird erwartet, dass sich Sonneneruptionen, Ausbrüche auf der Sonnenoberfläche und Sonnenflecken im Laufe dieses Jahres vervielfachen und intensivieren werden, da unser gelber Stern in seine aktivste Phase seit zwei Jahrzehnten eintritt. Für die Menschen auf der Erde könnte das zu noch schöneren tanzenden Polarlichtern weit und breit führen, aber auch zu Stromausfällen und Störungen der Satelliten.

„Das Aktivitätsniveau ist so hoch wie seit etwa 20 Jahren nicht mehr, etwa seit 2003“, sagt Mark Miesch, Mitglied des Sonnenmodellierungsteams im NOAA Space Weather Prediction Center.

Wenn die Sonne ihr Verhalten von 2003 wiederholt, könnte der Erde ein Vergnügen, aber auch einige Probleme bevorstehen. Die Halloween-Stürme von 2003 brachten schillernde grüne, rote und violette Polarlichter bis nach Kalifornien, Texas, Florida und sogar Australien. Sie haben auch mehr als die Hälfte aller Raumfahrzeuge in der Erdumlaufbahn gestört, einen Satelliten irreparabel beschädigt und Kommunikationsprobleme für Fluggesellschaften und Forschungsgruppen in der Antarktis verursacht.

Magnetische Aktivität der Sonne schwankt im 11-Jahres-Zyklus

Eine plötzlich hektische Sonne mag beunruhigend klingen, aber die magnetische Aktivität der Sonne schwankt von Natur aus in 11-jährigen Perioden, die als Sonnenzyklus bezeichnet werden. Nach fast der Hälfte des aktuellen Sonnenzyklus wird die Sonne ihren Aktivitätshöhepunkt voraussichtlich zwischen Januar und Oktober 2024 erreichen, aber die Aktivität wird nach den Modellen des Space Weather Prediction Center wahrscheinlich noch bis 2025 oder vielleicht 2026 hoch sein.

Und der bevorstehende Höhepunkt dürfte im Vergleich zu den letzten Zyklen ein ordentliches Ergebnis sein. Der Anlauf zu diesem „Sonnenmaximum“ ist bereits stärker als von den Wissenschaftlern angenommen und hat im Jahr 2023 beeindruckende Mengen an Sonnenenergie und Partikeln auf die Erde geschickt, die in Arizona zu seltenen Polarlichtsichtungen führten. Es hat bereits mehr auffällige Sonneneruptionen und Eruptionen hervorgebracht als das letzte Sonnenmaximum im Jahr 2014.

Dennoch sagen die Wissenschaftler voraus, dass die Spitzenaktivität im Vergleich zum langfristigen Durchschnitt wahrscheinlich unter oder etwa bei der durchschnittlichen Intensität liegen wird - aufregend wird es aber trotzdem sein.

„Wir werden im kommenden Jahr oder in den nächsten Jahren einige interessante Dinge sehen“, sagt Scott McIntosh, Sonnenphysiker am National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colo. „Wir werden wahrscheinlich ein Feuerwerk erleben, ob es dem von Halloween [2003] entspricht, weiß ich nicht. Wir sollten vorbereitet sein.“

Woher wissen wir, wann die Sonne ihre höchste Aktivität erreicht?

Das solare Maximum wird deutlich, wenn es überschritten ist und die Aktivität nachlässt. Doch die Beobachtung vergangener Sonnenzyklen hilft den Wissenschaftlern zu verstehen, worauf sie im Vorfeld quantitativ achten müssen.

Eine Möglichkeit, die zu- und abnehmende Aktivität zu verfolgen, besteht darin, die Anzahl der vorübergehenden dunklen Flecken auf der Sonnenoberfläche, die so genannten Sonnenflecken, zu zählen. Sonnenflecken bilden „aktive Regionen“ auf der Sonne, die oft die Quelle großer explosiver Energieausbrüche sind, die als Sonnenstürme bekannt sind. Mehr Sonnenflecken bedeuten im Allgemeinen eine höhere Sonnenaktivität.

„Sonnenflecken hängen mit der magnetischen Aktivität auf der Sonne zusammen“, so Miesch, der auch an der University of Colorado in Boulder forscht. Genauer gesagt handelt es sich um Orte, an denen Magnetfelder aus dem Inneren der Sonne (wo sie erzeugt werden) durch die Oberfläche in die Atmosphäre gelangen.

„Wir wissen seit etwa 150 Jahren, dass die Anzahl der Flecken auf der Sonnenoberfläche in einem Zeitraum von etwa 11 Jahren zu- und abnimmt“, so Miesch. Während dieses 11-Jahres-Zeitraums tauschen die Nord- und Südpole der Sonne ihre Plätze, um ihr Magnetfeld umzukehren.

Zu Beginn des 11-jährigen Sonnenzyklus ist die Sonnenfleckenzahl und die magnetische Aktivität am geringsten, was als solares Minimum bezeichnet wird. In der Mitte des Zyklus, dem Sonnenmaximum, nimmt die Aktivität zu und fällt schließlich wieder auf das Minimum ab.

Die Sonne befindet sich derzeit in ihrem 25. Sonnenzyklus seit den Beobachtungen in den 1700er Jahren.

Aktuelles Sonnenmaximum soll unter dem Durchschnitt liegen

In den vergangenen 24 Sonnenzyklen lag die durchschnittliche Sonnenfleckenzahl beim Sonnenmaximum bei 179 Sonnenflecken im Spitzenmonat, so Miesch. (Das letzte Sonnenmaximum im April 2014 erreichte nur etwa 114 Sonnenflecken, womit dieser Sonnenzyklus der schwächste seit einem Jahrhundert war).

Für das aktuelle Sonnenmaximum werden 135 bis 174 Sonnenflecken im Spitzenmonat vorhergesagt, was leicht unter dem Durchschnitt liegt, so Miesch, der an der Modellierung des aktuellen Sonnenzyklus und seines Verlaufs beteiligt war.

Manche halten dies jedoch für eine Unterschätzung. McIntosh und seine Kollegen sagten in ihren Modellen, die von der NOAA unabhängig sind, eine maximale Sonnenfleckenzahl innerhalb des Durchschnittsbereichs voraus. Er sagte, dass die NOAA-Vorhersage sich der durchschnittlichen Sonnenfleckenzahl annähert“, wenn man die Fehlerbalken berücksichtigt.

Der Höhepunkt wird voraussichtlich im Oktober 2024 erreicht, sagte Miesch, aber die Sonnenaktivität und die Anzahl der Sonnenflecken werden laut den NOAA-Modellen vom Januar mindestens bis Mitte 2025 erhöht bleiben.

Aber die Vorhersage des Sonnenverhaltens kann schwieriger sein als eine Houdini-Nummer.

„Wir verstehen eine Menge Dinge über die Sonne, aber die Vorhersage, wann das Maximum erreicht wird, ist immer noch mit einer gewissen Fehlerquote behaftet“, sagte Rachael Filwett, eine Weltraumphysikerin an der Montana State University, die nicht an den Vorhersagen für den Sonnenzyklus beteiligt war.

Aber seien Sie unbesorgt: Selbst wenn dieses Sonnenmaximum leicht unter dem Durchschnitt endet oder später eintrifft, bedeutet das nicht, dass es langweilig wird.

Werden wir einen großen Sturm sehen?

Himmelsbeobachter bekamen im Jahr 2023 eine Kostprobe von der Betriebsamkeit der Sonne, als Sonnenstürme seltene Polarlichter in niedrigeren Breitengraden als üblich sichtbar machten und Radiosignale störten. Andere Sonnenaktivitäten der letzten Zeit haben sogar kleinere Kommunikationssatelliten aus dem Weltraum gestört.

Sonnenstürme, die als geomagnetische Stürme bezeichnet werden, da sie mit dem Magnetfeld der Erde kollidieren, werden auf einer Skala von G1 (leicht) bis G5 (extrem) eingestuft. Mindestens ein geomagnetischer Sturm im vergangenen Jahr wurde als G4 eingestuft, der stärkste Sturm, der die Erde seit Jahren getroffen hat.

Die Frage für dieses Sonnenmaximum lautet: Werden wir einen G5-Sturm erleben? Die dramatischen Halloween-Stürme im Jahr 2003, die aus einem vergangenen Sonnenmaximum hervorgingen, wurden als G5 eingestuft.

„Das Wichtigste ist die Komplexität der [aktiven] Regionen, die entstehen. Es geht nicht um die Anzahl der Flecken“, so McIntosh. Wenn die starken geomagnetischen Stürme im Jahr 2023 ein Vorbote sind, sieht es laut McIntosh „ziemlich gut“ aus, dass es weitere große Stürme geben wird.

Großer Sonnensturm wird eher in der abnehmenden Phase erwartet

Wann sich ein großer Sturm ereignen wird, ist schwer zu sagen. Statistisch gesehen ist es laut McIntosh normal, dass G4- und G5-Ereignisse auftreten, wenn die Sonne ihr Sonnenmaximum hinter sich gelassen hat. Einige der größten Stürme, die die Erde je getroffen haben, traten während der abnehmenden Phase des Zyklus auf.

„Die Erde tendiert dazu, mehr direkte Einschläge zu erleben, wenn sich das Sonnenmaximum dem Ende zuneigt, weil es mehr Sonnenflecken in niedrigeren Breitengraden gibt, die näher an der Erde liegen“, sagte Delores Knipp, eine Weltraumphysikerin an der Universität von Colorado in Boulder.

Auch die Sonnenflecken in der abnehmenden Phase können komplexer sein, so Knipp. Wenn die Sonne in ein solares Minimum übergeht, wandern die Sonnenflecken von den mittleren Breiten in niedrigere Breiten. Einige Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass diese Wanderung zu Überschneidungen zwischen den beiden Hemisphären und zu magnetisch komplexeren Eruptionen auf der Sonne führen kann.

Das sind gute Nachrichten für Polarlichtjäger, denn die Chance, einen großen Sturm zu erleben, besteht auch nach dem Sonnenmaximum - ob es nun 2024 oder später eintritt - noch ein oder zwei Jahre lang.

Abgesehen von den Polarlichtern wird das Sonnenmaximum auch einzigartige Gelegenheiten für die bevorstehende totale Sonnenfinsternis am 8. April bieten. Laut Wissenschaftlern wird die Sonne während der totalen Sonnenfinsternis viel mehr Teilchenströme aus ihrer äußersten Atmosphäre (der Korona) aufweisen, die die Beobachter der Sonnenfinsternis möglicherweise sehen können.

„Bei der Sonnenfinsternis im April werden wir eine viel, viel ausgefeiltere Korona zu sehen bekommen“, so Miesch.

Dieser Artikel ist Teil von Hidden Planet, einer Kolumne, die wundersame, unerwartete und ausgefallene wissenschaftliche Erkenntnisse über unseren Planeten und darüber hinaus erforscht.

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Dieser Artikel war zuerst am 14. Januar 2024 in englischer Sprache bei der „Washingtonpost.com“ erschienen – im Zuge einer Kooperation steht er nun in Übersetzung auch den Lesern der IPPEN.MEDIA-Portale zur Verfügung.