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Astronomie+Physik

Computerprogramm soll geomagnetische Stürme vorhersagen

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So sah die Heliosphärische Stromschicht im März 2000 aus, links von der Erde aus betrachtet, rechts vom Südpol der Sonne aus. Der eingezeichnete Balken entspricht einer Entfernung von fünf Astronomischen Einheiten. Das sind 750 Millionen Kilometer. Das Bild wurde vom Blue-Horizon-Supercomputer der Firma SAIC berechnet. (Bildquelle: NASA)
Geomagnetische Stürme sind die Ursache der Polarlichter. Aber sie können auch Schaden anrichten, indem sie Kurzschlüsse in der Elektronik von Satelliten auslösen oder Energieversorgungsnetze auf der Erde lahm legen. Pete Riley von der Firma SAIC in San Diego ist es mit seinen Kollegen gelungen, eine Formänderung der für diese Stürme verantwortlichen „Heliosphärischen Stromschicht“ korrekt vorherzusagen. Das meldet die NASA.

Diese Heliosphärische Stromschicht ist die größte zusammenhängende Struktur in unserem Sonnensystem. Sie erstreckt sich von der Sonne bis hinter die Umlaufbahn von Pluto. Sie bildet eine Grenzschicht, die Bereiche des Sonnenwindes mit entgegengesetzt gerichteten Magnetfeldern voneinander trennt. Mit dem hauptsächlich aus Elektronen und Protonen bestehendem Sonnenwind wird auch das Magnetfeld der Sonne in den Weltraum hinausgetragen.

In der Regel hat diese Stromschicht die Form des Rocks einer tanzenden Ballerina. Sie rotiert mit der Sonne und braucht für einen Umlauf etwa 25 Tage. Da die Erde für einen Umlauf um die Sonne 365 Tage benötigt, gerät sie abwechselnd in den Bereich von südlich beziehungsweise nördlich zeigenden Magnetfeldlinien.

Südlich gerichtete Magnetfeldlinien des Sonnenwindes schwächen das Magnetfeld der Erde. Dadurch kann der Sonnenwind die Erdmagnetosphäre durchdringen und geomagnetische Stürme auslösen.

Riley und seine Kollegen haben ein Computerprogramm entwickelt, dass die Lage der Heliosphärischen Stromschicht vorherberechnet. Als Eingangsdaten verwendet das Programm Stärkemessungen des Magnetfeldes auf der Sonnenoberfläche. Diese werden täglich von der Erde aus mit Teleskopen vorgenommen.

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Einen Schlüsseltest bestand das Programm im Jahr 2000. Im Zuge des Sonnenzyklus polt sich das Magnetfeld der Sonne alle elf Jahre um. Dies geschah zuletzt im Jahr 2001. Aber bereits ein Jahr vorher wurde der Südpol schwächer und wanderte im März 2000 vorübergehend zum Sonnenäquator, wo er sich in ein langgezogenes Band verwandelte. Seinen Platz nahm bis Mai 2000 ein zweiter Nordpol ein.

Das SAIC-Programm hatte für diesen Fall eine Formänderung der Heliosphärischen Stromschicht vorhergesagt. Sie sollte die Form eines mehr als eine Milliarde Kilometer großen Schneckenhauses annehmen. Messungen der ESA-NASA-Sonde Ulysses haben diese Vorhersage bestätigt.

„Wir haben für die Entwicklung des Programms bisher zehn Jahre gebraucht“, sagt Riley. „Wir wollen es weiter verbessern, indem wir Messungen der Temperatur, der Dichte und der Geschwindigkeit des Sonnenwindes mit einbeziehen. Bisher schätzen wir diese Daten nur. Unser Ziel ist eine Vorwarnzeit vor geomagnetischen Stürmen von vier Tagen.“

Axel Tillemans
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