Sonne steht kurz vor einer Umkehrung (Bildnachweis: Erstellt in Canva von Daisy Dobrijevic)
Die Sonne steht kurz vor einem bedeutenden Ereignis: einer Magnetfeldumkehr.
Die Sonne macht alle 11 Jahre eine solche Umpolung durch, die eine wichtige Phase im Sonnenzyklus markiert. Die Polaritätsverschiebung markiert den Punkt, an dem sich die Sonne auf halbem Weg durch das Sonnenmaximum, den Höhepunkt ihrer Aktivität, befindet, und den Beginn des Übergangs zum Sonnenminimum. Das letzte Mal hat sich das Magnetfeld der Sonne gegen Ende 2013 umgepolt.
Wie kommt es zu dieser Umpolung, und ist sie für die Erde überhaupt gefährlich? Wir wollen das Phänomen der Umkehrung des Magnetfelds der Sonne genauer untersuchen und herausfinden, welche Auswirkungen es auf die Erde haben könnte.
Das Verständnis des Sonnenzyklus ist wichtig, um die Umkehrung des Magnetfelds zu verstehen. Dieser etwa 11-jährige Zyklus der Sonnenaktivität wird durch das Magnetfeld der Sonne bestimmt und daran gemessen, wie häufig und intensiv die auf der Sonnenoberfläche sichtbaren Sonnenflecken sind. Wenn die Sonnenaktivität während eines bestimmten Sonnenzyklus einen Höhepunkt erreicht, wird dies als Sonnenmaximum bezeichnet. Aktuellen Schätzungen zufolge wird das Sonnenmaximum zwischen Ende 2024 und Anfang 2026 auftreten.
Es gibt jedoch noch einen weiteren sehr wichtigen, aber weniger bekannten Zyklus, der sich über zwei 11-jährige Sonnenzyklen erstreckt und als Hale-Zyklus bekannt ist. Dieser magnetische Zyklus dauert etwa 22 Jahre, in denen sich das Magnetfeld der Sonne umkehrt und dann wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, so Ryan French, Sonnenastrophysiker und kosmischeweiten.de-Autor, gegenüber kosmischeweiten.de.
Im solaren Minimum ist das Magnetfeld der Sonne fast ein Dipol, mit einem Nord- und einem Südpol, ähnlich wie das Magnetfeld der Erde. Wenn wir uns jedoch dem solaren Maximum nähern, „wird das Magnetfeld der Sonne komplexer, ohne eine klare Trennung zwischen Nord- und Südpol“, so French. Wenn das Sonnenmaximum vorüber ist und das Sonnenminimum erreicht wird, ist die Sonne wieder ein Dipol, wenn auch mit umgekehrter Polarität.
Der bevorstehende Polaritätswechsel wird in der nördlichen Hemisphäre vom nördlichen zum südlichen Magnetfeld und in der südlichen Hemisphäre umgekehrt erfolgen. „Damit wird er eine ähnliche magnetische Ausrichtung haben wie die Erde, deren Magnetfeld auf der Nordhalbkugel ebenfalls nach Süden ausgerichtet ist“, erklärt French.
Inhaltsübersicht
Wodurch wird die Polarität umgeschaltet?
Die Umpolung wird durch Sonnenflecken ausgelöst, d. h. durch Regionen mit komplexer magnetischer Aktivität auf der Sonnenoberfläche, die bedeutende Sonnenereignisse auslösen können, wie z. B. Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe (CMEs) – große Explosionen von Plasma und Magnetfeld.
Solar Observatory an der Stanford University, zuvor gegenüber kosmischeweiten.de.
Aber der genaue Grund, warum dies zu einer Umpolung führt, bleibt unbekannt. „Das hängt mit dem gesamten [Sonnen-] Zyklus zusammen, und wir fragen uns, was das ist“, sagte Phil Scherrer, Sonnenphysiker an der Stanford University, gegenüber kosmischeweiten.de. „Wir haben immer noch keine wirklich konsistente mathematische Beschreibung dessen, was passiert. Und solange man es nicht modellieren kann, versteht man es nicht wirklich – es ist schwer, es wirklich zu verstehen.“
Die Antwort liegt darin, woher das Magnetfeld kommt. „Wird es viele Sonnenflecken geben? Und werden die Sonnenflecken zum Magnetfeld des Pols beitragen, oder werden sie sich lokal aufheben?“ sagte Hoeksema. „Diese Frage wissen wir noch nicht zu beantworten.“
Wie schnell erfolgt der Wechsel?
Was wir wissen, ist, dass die Umkehrung des solaren Magnetfelds nicht sofort erfolgt. Vielmehr handelt es sich um einen allmählichen Übergang von einem Dipol zu einem komplexen Magnetfeld und dann zu einem umgekehrten Dipol während des gesamten 11-jährigen Sonnenzyklus. „Kurz gesagt, es gibt keinen bestimmten ‚Moment‘, in dem sich die Pole der Sonne umkehren“, so French. „Es ist nicht wie auf der Erde, wo die Umkehrung durch die Wanderung des Nord-/Südpols gemessen wird.“
Es dauert in der Regel ein oder zwei Jahre, bis sich die Pole vollständig umkehren, aber das kann sehr unterschiedlich sein. Das Nordpolfeld des Sonnenzyklus 24, der im Dezember 2019 endete, brauchte nach Angaben des Nationalen Sonnenobservatoriums beispielsweise fast fünf Jahre für die Umkehr.
Die Magnetfeldumkehr ist so allmählich, dass Sie sie nicht einmal bemerken werden, wenn sie stattfindet. Und nein, so dramatisch es auch klingen mag, es ist nicht das Zeichen einer bevorstehenden Apokalypse. „Die Welt wird morgen nicht untergehen“, sagte Scherrer gegenüber kosmischeweiten.de.
Allerdings werden wir einige der Nebenwirkungen der Umpolung erleben.
Wie wirkt sich die magnetische Umkehrung der Sonne auf uns aus?
Künstlerische Darstellung des heliosphärischen Stromfeldes, das sich wellenförmig ausbreitet, wenn das Magnetfeld der Sonne umschlägt. (Bildnachweis: NASA)Es besteht kein Zweifel daran, dass die Sonne in letzter Zeit unglaublich aktiv war und zahlreiche starke Sonneneruptionen und CMEs abgefeuert hat, die starke geomagnetische Stürme auf der Erde auslösten, die wiederum in letzter Zeit einige unglaubliche Polarlichter hervorgebracht haben.
Die zunehmende Schwere des Weltraumwetters ist jedoch nicht die unmittelbare Ursache für die Umpolung. Vielmehr neigen diese Dinge dazu, zusammen aufzutreten, sagte Hoeksema 2013 gegenüber kosmischeweiten.de.
Das Weltraumwetter ist typischerweise während des Sonnenmaximums am stärksten, wenn das Magnetfeld der Sonne auch am komplexesten ist, so French.
Ein Nebeneffekt der Magnetfeldverschiebung ist geringfügig, aber in erster Linie vorteilhaft: Sie kann dazu beitragen, die Erde vor galaktischer kosmischer Strahlung abzuschirmen – hochenergetischen subatomaren Teilchen, die sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit fortbewegen und Raumfahrzeuge beschädigen und Astronauten im Orbit, die sich außerhalb der schützenden Erdatmosphäre befinden, schädigen können.
Wenn sich das Magnetfeld der Sonne verschiebt, wird die „Strombahn“ – eine ausgedehnte Oberfläche, die vom Äquator der Sonne Milliarden von Kilometern nach außen strahlt – stark gewellt, was eine bessere Barriere gegen kosmische Strahlung darstellt.
Vorhersage zukünftiger Sonnenzyklusstärken
Wissenschaftler werden ein wachsames Auge auf die Umkehrung des Magnetfelds der Sonne haben und sehen, wie lange es dauert, bis es wieder in eine Dipolkonfiguration zurückkehrt. Wenn dies innerhalb der nächsten paar Jahre geschieht, wird der nächste 11-Jahres-Zyklus relativ aktiv sein, aber wenn der Aufbau langsam erfolgt, wird der Zyklus relativ schwach sein, wie der vorherige Sonnenzyklus 24.
