Wie Sonneneruptionen funktionieren und welche Risiken sie darstellen

Ein plötzlicher Helligkeitsblitz auf der Sonnenoberfläche wird als Sonneneruption bezeichnet. Wenn der Effekt auf einem Stern neben dem zu sehen ist Sonnewird das Phänomen als Sternfackel bezeichnet. Eine Stern- oder Sonneneruption setzt eine große Menge frei Energietypischerweise in der Größenordnung von 1 × 1025 Jouleüber ein breites Spektrum von Wellenlängen und Partikel. Diese Energiemenge ist vergleichbar mit der Explosion von 1 Milliarde Megatonnen TNT oder zehn Millionen Vulkanausbrüchen. Zusätzlich zum Licht kann eine Sonneneruption Atome, Elektronen und Ionen in einen Raum werfen, der als koronaler Massenauswurf bezeichnet wird. Wenn Partikel von der Sonne freigesetzt werden, können sie die Erde innerhalb von ein oder zwei Tagen erreichen. Glücklicherweise kann die Masse in jede Richtung nach außen ausgestoßen werden, sodass die Erde nicht immer betroffen ist. Leider können Wissenschaftler Fackeln nicht vorhersagen, sondern nur dann warnen, wenn eine aufgetreten ist.

Die stärkste Sonneneruption war die erste, die beobachtet wurde. Das Ereignis ereignete sich am 1. September 1859 und heißt das

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Sonnensturm von 1859 oder das "Carrington Event". Es wurde unabhängig von den Astronomen Richard Carrington und Richard Hodgson berichtet. Diese Fackel war mit bloßem Auge sichtbar, entzündete Telegrafensysteme und erzeugte Auroren bis hinunter nach Hawaii und Kuba. Während Wissenschaftler zu dieser Zeit nicht in der Lage waren, die Stärke der Sonneneruption zu messen, konnten moderne Wissenschaftler das Ereignis anhand von Nitrat und Isotop rekonstruieren Beryllium-10 aus der Strahlung erzeugt. Im Wesentlichen wurden Beweise für die Fackel in Grönland im Eis aufbewahrt.

Wie eine Sonneneruption funktioniert

Sterne bestehen wie Planeten aus mehreren Schichten. Bei einer Sonneneruption sind alle Schichten der Sonnenatmosphäre betroffen. Mit anderen Worten, Energie wird aus der Photosphäre, Chromosphäre und Korona freigesetzt. Fackeln treten häufig auf in der Nähe von Sonnenflecken, die Regionen mit intensiven Magnetfeldern sind. Diese Felder verbinden die Atmosphäre der Sonne mit ihrem Inneren. Es wird angenommen, dass Fackeln aus einem Prozess resultieren, der als magnetische Wiederverbindung bezeichnet wird, wenn Magnetkraftschleifen auseinander brechen, sich wieder verbinden und Energie freisetzen. Wenn die Korona plötzlich magnetische Energie freisetzt (was plötzlich innerhalb von Minuten bedeutet), werden Licht und Partikel in den Weltraum beschleunigt. Die Quelle der freigesetzten Materie scheint jedoch Material aus dem nicht verbundenen helikalen Magnetfeld zu sein, Wissenschaftler Ich habe nicht vollständig herausgefunden, wie Fackeln funktionieren und warum manchmal mehr Partikel freigesetzt werden als die Menge innerhalb eines koronale Schleife. Das Plasma im betroffenen Bereich erreicht Temperaturen in der Größenordnung von Dutzende Millionen Kelvin, die fast so heiß ist wie der Kern der Sonne. Die Elektronen, Protonen und Ionen werden durch die intensive Energie auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Elektromagnetische Strahlung deckt das gesamte Spektrum ab, von Gammastrahlen bis zu Radiowellen. Die im sichtbaren Teil des Spektrums freigesetzte Energie macht einige Sonneneruptionen mit bloßem Auge sichtbar. Der größte Teil der Energie liegt jedoch außerhalb des sichtbaren Bereichs, sodass Fackeln mit wissenschaftlichen Instrumenten beobachtet werden. Ob eine Sonneneruption von einem koronalen Massenauswurf begleitet wird oder nicht, ist nicht leicht vorhersehbar. Sonneneruptionen können auch ein Fackelspray freisetzen, bei dem Material ausgeworfen wird, das schneller als ein Sonnenvorsprung ist. Aus einem Fackelspray freigesetzte Partikel können eine Geschwindigkeit von 20 bis 200 Kilometern pro Sekunde (kps) erreichen. Um dies ins rechte Licht zu rücken, die Lichtgeschwindigkeit beträgt 299,7 kps!

Wie oft treten Sonneneruptionen auf?

Kleinere Sonneneruptionen treten häufiger auf als große. Die Häufigkeit von Fackeln hängt von der Aktivität der Sonne ab. Nach dem 11-jährigen Sonnenzyklus kann es während eines aktiven Teils des Zyklus zu mehreren Fackeln pro Tag kommen, während es in einer ruhigen Phase weniger als eine pro Woche gibt. Während der Spitzenaktivität können 20 Fackeln pro Tag und über 100 pro Woche auftreten.

Wie Sonneneruptionen klassifiziert werden

Eine frühere Methode zur Klassifizierung von Sonneneruptionen basierte auf der Intensität der Hα-Linie des Sonnenspektrums. Das moderne Klassifizierungssystem kategorisiert Fackeln nach ihrem Spitzenfluss von 100 bis 800 Pikometer Röntgenstrahlen, wie er von den GOES-Raumfahrzeugen beobachtet wird, die die Erde umkreisen.

Einstufung Spitzenfluss (Watt pro Quadratmeter)
EIN < 10−7
B. 10−7 – 10−6
C. 10−6 – 10−5
M. 10−5 – 10−4
X. > 10−4

Jede Kategorie wird weiter auf einer linearen Skala eingestuft, so dass eine X2-Fackel doppelt so stark ist wie eine X1-Fackel.

Gewöhnliche Risiken durch Sonneneruptionen

Sonneneruptionen erzeugen das sogenannte Sonnenwetter auf der Erde. Der Sonnenwind trifft auf die Magnetosphäre der Erde, produziert Aurora Borealis und Australis und stellt ein Strahlungsrisiko für Satelliten, Raumfahrzeuge und Astronauten dar. Das größte Risiko besteht für Objekte in einer niedrigen Erdumlaufbahn, aber koronale Massenauswürfe von Sonneneruptionen können Stromversorgungssysteme auf der Erde ausschalten und Satelliten vollständig deaktivieren. Wenn Satelliten ausfallen würden, wären Mobiltelefone und GPS-Systeme ohne Service. Das ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen Durch eine Fackel ausgelöstes Fernfunkgerät stören und wahrscheinlich das Risiko für Sonnenbrand und Krebs erhöhen.

Könnte eine Sonneneruption die Erde zerstören?

Mit einem Wort: ja. Während der Planet selbst eine Begegnung mit einem "Superflare" überleben würde, könnte die Atmosphäre mit Strahlung bombardiert und alles Leben ausgelöscht werden. Wissenschaftler haben die Freisetzung von Superflares von anderen Sternen beobachtet, die bis zu 10.000-mal stärker sind als eine typische Sonneneruption. Während die meisten dieser Fackeln in Sternen auftreten, die stärkere Magnetfelder als unsere Sonne haben, ist der Stern in etwa 10% der Fälle mit der Sonne vergleichbar oder schwächer als diese. Nach der Untersuchung von Baumringen glauben Forscher, dass die Erde zwei kleine Superflares erlebt hat - eines bei 773 C.E. und eines bei 993 C.E. Es ist möglich, dass wir ungefähr einmal im Jahrtausend ein Superflare erwarten können. Die Wahrscheinlichkeit eines Superflares auf Extinktionsniveau ist unbekannt.

Selbst normale Fackeln können verheerende Folgen haben. Die NASA enthüllte, dass die Erde nur knapp verfehlt wurde eine katastrophale Sonneneruption am 23. Juli 2012. Wenn die Fackel erst eine Woche zuvor aufgetreten wäre, als sie direkt auf uns gerichtet war, wäre die Gesellschaft ins Dunkle Zeitalter zurückgestoßen worden. Die intensive Strahlung hätte Stromnetze, Kommunikation und GPS auf globaler Ebene deaktiviert.

Wie wahrscheinlich ist ein solches Ereignis in der Zukunft? Der Physiker Pete Rile berechnet die Wahrscheinlichkeit einer störenden Sonneneruption auf 12% pro 10 Jahre.

Wie man Sonneneruptionen vorhersagt

Gegenwärtig können Wissenschaftler eine Sonneneruption nicht mit irgendeiner Genauigkeit vorhersagen. Eine hohe Sonnenfleckenaktivität ist jedoch mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit der Fackelproduktion verbunden. Die Beobachtung von Sonnenflecken, insbesondere des als Delta-Spots bezeichneten Typs, wird verwendet, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Fackel und ihre Stärke zu berechnen. Wenn eine starke Fackel (Klasse M oder X) vorhergesagt wird, gibt die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) eine Prognose / Warnung aus. Normalerweise erlaubt die Warnung 1-2 Tage Vorbereitung. Wenn eine Sonneneruption und ein Ausstoß koronaler Masse auftreten, hängt die Schwere des Aufpralls der Fackel auf die Erde von der Art der freigesetzten Partikel ab und davon, wie direkt die Fackel auf die Erde gerichtet ist.

Quellen

  • "Big Sunspot 1520 setzt Fackel der Klasse X1.4 mit erdgesteuertem CME frei". NASA. 12. Juli 2012.
  • "Beschreibung eines singulären Aussehens in der Sonne am 1. September 1859", Monthly Notices der Royal Astronomical Society, v20, S. 13 +, 1859.
  • Karoff, Christoffer. "Beobachtungsnachweise für eine erhöhte magnetische Aktivität von Superflare-Sternen." Nature Communications Band 7, Mads Faurschou Knudsen, Peter De Cat et al., Artikelnummer: 11058, 24. März 2016.
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