Sonneneruptionen
Worum geht es hier?
Eine Sonneneruption ist eine riesige Explosion auf der Oberfläche der Sonne, welche auftritt, wenn sich Magnetfeldlinien von Sonnenflecken kurzschließen. Dadurch wird magnetische Energie freigesetzt, welche man mit Millionen gleichzeitig explodierenden Atombomben vergleichen kann. Das Sonnenplasma wird in wenigen Minuten auf viele Millionen Grad erhitzt und Strahlung von Radiowellen bis hin zu Röntgen- und Gammastrahlen kann ebenfalls ausgesendet werden.
Die Klassifizierung von Sonneneruptionen
Sonneneruptionen werden durch ihren Spitzenfluss in Watt pro Quadratmeter gemessen und in A, B, C, M und X-Flares klassifiziert. Dies geschieht mit einem Instrument an Bord des Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), der sich in einer geostationären Umlaufbahn in 36.000 km Höhe an einem festen Ort über dem Pazifischen Ozean befindet. Die Klassen sind logarithmisch aufgebaut, wobei jede Klasse 10-mal stärker als die vorhergehende und in neun Unterkategorien aufgeteilt ist. Zum Beispiel: C1 bis C9, M1 bis M9, usw. Ursprünglich waren die Klassen auf C, M und X beschränkt. Da die Messinstrumente im Laufe der Jahre immer empfindlicher wurden, konnten auch kleinere Eruptionen beobachtet werden, die dann als A und B bezeichnet wurden. Geplant waren auch Y und Z-Flares, wenn X10 oder stärkere Eruptionen gemessen werden. Diese wurden jedoch nie verwendet, da die Wissenschaftler bei der X-Klasse blieben, um sehr große Eruptionen zu kennzeichnen (z.B. die X40 Eruption vom 4. November 2003, die nicht als Y4 benannt wurde).
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Hinweis: Einen Monat vor und nach der Tagundnachtgleiche gibt es täglich kurze Abschnitte, in denen die geostationären Satelliten im Schatten der Erde stehen und dadurch die Sonne nicht mehr sehen können. Um diesen Zeitraum trotzdem abzudecken, sind auf dieser Seite zwei Datensätze eingebaut, welche unterschiedliche Eclipse-Zeiten haben.
C, M, X-Klasse der Sonneneruptionen
Sonneneruptionen der Klasse C sind kleine Sonneneruptionen, die wenig bis gar keine Auswirkungen auf die Erde haben. Nur Sonneneruptionen, die von langer Dauer sind, können koronale Massenauswürfe erzeugen. Diese sind aber normalerweise langsam und schwach, weswegen sie hier auf der Erde selten eine signifikante geomagnetische Störung verursachen. Im Sonnenmaximum liegt der Durchschnittswert in diesem Bereich.
Sonneneruptionen der M-Klasse sind mittelgroße Sonneneruptionen und verursachen kleine bis mäßige Funkausfälle auf der Tageslichtseite der Erde. Dazu aber später mehr. Bei starken oder lang andauernden Sonneneruptionen können diese auch einen koronalen Massenauswurf auslösen, welcher zu mittleren geomagnetischen Bedingungen führen kann.
Die größten Sonneneruptionen sind die X-Flares, welche im Durchschnitt etwa 12-mal im Jahr auftreten und für starke bis extreme Funkausfälle auf der Tageslichtseite der Erde sorgen. Dabei sind koronale Massenauswürfe möglich, die einen schweren bis extremen geomagnetischen Sturm auslösen können. Manchmal gibt es auch starke Strahlungsausbrüche, welche einen langanhaltenden Strahlungssturm verursachen.
Was ist über X9?
Die X-Klasse geht nach X9 weiter. Anstatt einen neuen Buchstaben zu bekommen, werden diese Sonneneruptionen oft als Sonneneruptionen der „Super-X-Klasse“ bezeichnet. Diese Art von Sonneneruption ist jedoch sehr selten und tritt nur wenige Male während eines Sonnenzyklus auf, was auch eigentlich sehr gut ist. Die Folgen des daraus resultierenden CMEs können auf der Erde schwerwiegend sein und in unserer modernen Technologie wie Satelliten und Stromleitungen großen Schaden anrichten.
Die größte Sonneneruption, die jemals seit Beginn der Satellitenmessung im Jahr 1976 aufgezeichnet wurde, war eine X40-Eruption am 4. November 2003 während des Sonnenzyklus 23. Das Messinstrument von GOES war bei X24,86 für 12 Minuten durch die intensive Röntgenstrahlung gesättigt. Eine spätere Analyse ergab einen geschätzten Spitzenfluss von X40, wobei manche Wissenschaftler sogar noch höhere Werte vermuten. Einen großen Vorteil hatten wir dadurch, dass dieser Ausbruch am Rand der Sonne stattfand und wir somit nur einen Teil der Auswirkungen abbekamen.
Hochfrequenz-Funkausfälle durch Sonneneruptionen
Ausbrüche von Röntgenstrahlung und extremer ultravioletter Strahlung bei Sonneneruptionen können auf der sonnenbeschienenen Seite der Erde für Probleme im Hochfrequenz (HF)-Funk sorgen, welcher von 3-30 MHz geht. Manchmal können die Störungen aber auch in noch höheren Frequenzen im Bereich von 30-300 MHz auftreten. Sie sind dort am intensivsten, wo die Sonne senkrecht steht. Dort gelangt die höchste Strahlung in die untere Ionosphäre (D-Schicht bei 70-90 km Höhe), was dazu führt, dass die Funksignale zu früh reflektiert werden. Diese würden normalerweise erst in viel höheren Schichten brechen und in deutlich größerer Entfernung zurückprallen.
Durch Sonneneruptionen verursachte Funkausfälle sind die häufigsten und auch die ersten Weltraumwetterereignisse, die uns nach einem Ausbruch betreffen, da sich die freigesetzte elektromagnetische Strahlung mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Sie können einige Minuten bis mehrere Stunden dauern, was von der Stärke und Länge einer Sonneneruption abhängig ist. Kleine Ereignisse treten etwa 2000-mal pro Sonnenzyklus auf.
Die Highest Affected Frequency (HAF) während eines Funkausfalls basiert auf einem bestimmten Röntgenflusswert und kann deswegen abgeleitet werden (siehe Tabelle „R-Skala“).
R-Skala
Die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) verwendet ein fünfstufiges System, um den Schweregrad eines röntgenbedingten Funkausfalls anzugeben. Die Skala beginnt bei einer M1-Eruption (R1) und erreicht bei einem X20-Flare die höchste Warnstufe (R5). Da jede Blackout-Stufe einem bestimmten GOES-Röntgenflusswert entspricht, kann man dementsprechend diese Warnungen direkt mit einer Sonneneruption in Verbindung setzen.
