Aurora Flash: Hallo, der Sun Express ist angekommen!

Am Abend des 1. Dezember erschienen Polarlichter am Nachthimmel über Mohe, der Inneren Mongolei und sogar Peking. Astronomie-Enthusiasten machten Fotos von den Polarlichtern auf Grundlage der am 30. November vom Nationalen Zentrum für Weltraumwetterüberwachung und Frühwarnsystem der chinesischen Wetterbehörde veröffentlichten Vorhersage. Die Fotos verbreiteten sich im Internet wie ein Lauffeuer. Die Pekinger Aurora wurde schnell zu einem heißen Thema.

Beijing Aurora Fotoquelle: Pu Shi

Den meisten Menschen dürfte der Begriff „Weltraumwetter“ fremd sein, denn mit dem Begriff „Weltraumwetter“ ist hier nicht einfach nur der Weltraum gemeint. Tatsächlich kommt es auf der Sonnenoberfläche, im interplanetaren Raum und in der Weltraumumgebung der Erde (Magnetosphäre, Ionosphäre, Thermosphäre sowie mittlere und obere Atmosphäre) zu Weltraumwetter, das den normalen Betrieb und die Zuverlässigkeit weltraum- und bodengestützter technischer Systeme beeinträchtigen und die Bedingungen oder Zustände menschlicher Aktivitäten, Gesundheit und Leben gefährden kann. [1] Die wichtigste Art des Weltraumwetters ist die Sonnenaktivität.

Das Polarlicht ist die dritte „Expresslieferung“, die die Erde von der Sonne erhält. Wenn ein Sonnensturm auftritt, sendet er drei „Expresslieferungen“ zur Erde. Die erste „Expresslieferung“ waren die von Sonneneruptionen ausgesendeten elektromagnetischen Wellen, die wie das Sonnenlicht, das die Erde erreicht, mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 x 108 m/s durch den Weltraum reisten und die Erde in nur achteinhalb Minuten erreichten. Die darin enthaltenen Röntgen- und Ultraviolettstrahlen können die Ionosphäre der Erde beeinträchtigen und Kommunikationssysteme und Ortungsdienste stören. Die zweite „Expresslieferung“ wird von hochenergetischen Protonen begleitet, die nach einigen zehn Minuten bis über zehn Stunden auf der Erde eintreffen. Es verursacht eine Absorption in der D-Region der Ionosphäre und behindert die Flugkommunikation, den Satellitenbetrieb usw.

Bei der dritten „Expresslieferung“ handelt es sich um das Koronamaterial, das aus einer Wolke aus Sonnenmaterie ins Universum geschleudert wird und von dem ein Teil die Erde in etwa zwei bis drei Tagen erreichen wird. Große Mengen koronalen Materials reisen mit hoher Geschwindigkeit durch das Universum und liefern Expresslieferungen. Nachdem es die Erde erreicht hat, kommt es zu Reibung mit dem Erdmagnetfeld, wodurch geomagnetische Stürme entstehen, und es wird in der Atmosphäre „verpackt“, wodurch das Polarlicht entsteht.

Der vom Satelliten SOHO mitgeführte Koronograph zeichnete den Prozess des koronalen Massenauswurfs auf. Bildquelle: China Weather Network

Das National Space Weather Monitoring and Early Warning Center beobachtete am 27. November um 05:00, 21:00 und 22:00 Uhr sowie am 28. November um etwa 20:00 Uhr vier Ausbrüche koronaler Massenauswürfe. Die drei koronalen Ausbrüche am 27. waren zwar von geringer Intensität, traten aber zeitlich konzentriert auf. Die letzte Explosion war die stärkste und bildete eine nahezu kugelförmige Auswurffläche. Das durch den Koronaauswurf ausgestoßene geladene Plasma „trifft“ die Erde normalerweise zwei oder drei Tage später. Daher sagt das National Space Weather Monitoring and Warning Center voraus, dass am 30. November ein kleiner geomagnetischer Sturm und am 1. Dezember ein großer geomagnetischer Sturm auftreten wird, der bis zum nächsten Tag andauern kann.

Gleichzeitig wurde eine Prognose veröffentlicht, dass in einigen Gebieten in Heilongjiang und Xinjiang in meinem Land die Möglichkeit besteht, rote oder sogar grüne Polarlichter zu sehen. Doch offenbar übertraf das Polarlicht, das in einigen Teilen Pekings auftrat, die Vorhersage.

Das Polarlicht in Peking ist darauf zurückzuführen, dass wir uns derzeit am Ende des 25. Sonnenaktivitätszyklus befinden und die Intensität der Sonnenaktivität kurz davor ist, ihren Höhepunkt zu erreichen . Je intensiver die Sonnenaktivität ist, desto stärker ist die ausgestoßene Materie und kann zahlreiche Hindernisse durchbrechen und Gebiete mit niedrigeren Breitengraden erreichen. Daher werden die Polarlichter, die nur in Gebieten mit hohen Breitengraden zu sehen sind, auch in der Gegend von Peking auftreten. Dies kann auch erklären, warum in meinem Land, wo Polarlichter selten sind, dieses Jahr häufig Polarlichter auftraten.

Ursprüngliche Studien haben gezeigt, dass die Sonnenaktivität ihren Höhepunkt im Jahr 2025 erreichen wird. Aktuellen Beobachtungsdaten zufolge wird die Sonnenaktivität ihren Höhepunkt jedoch bereits im Jahr 2024 erreichen, dem Jahr, in dem sich Polarlichter am besten beobachten lassen.

In Gebieten der Vereinigten Staaten, die auf ähnlichen Breitengraden liegen wie mein Land, treten Polarlichter häufiger auf. Dies liegt daran, dass die magnetischen Pole des Erdmagnetfelds nicht vollständig mit der Rotationsachse der Erde übereinstimmen. Bezogen auf die Rotationsachse wird das Magnetfeld auf der Nordhalbkugel in Richtung der Westhalbkugel abgelenkt. Da China und die USA beide auf der Nordhalbkugel und auf ähnlichen Breitengraden liegen, ist die Wahrscheinlichkeit, Polarlichter zu sehen, in den USA größer.

Bildnachweis: Space Weather

Hinter dem prächtigen Polarlicht verbergen sich zahlreiche Krisen . Die Bewegung der Sonne scheint weit von uns entfernt zu sein, tatsächlich beeinflusst sie jedoch ständig unser Leben. In der Geschichte gab es viele Vorfälle, die die normale Ordnung des menschlichen Lebens störten, insbesondere Weltraumkatastrophen.

Im März 1989, als die Sonnenaktivität ihren Höhepunkt erreichte, kam es zu einem hochintensiven Koronaauswurf und der gewaltige geomagnetische Sturm auf der Erde erzeugte enorme induzierte Ströme, die die Stromversorgungssysteme auf der ganzen Welt beeinträchtigten. Am schlimmsten war die Lage im kanadischen Quebec, wo das Stromnetz völlig lahmgelegt war und sechs Millionen Haushalte von Dunkelheit umgeben waren. In den meisten Gebieten war die Stromversorgung nach neun Stunden wiederhergestellt, in einigen Gegenden herrschte jedoch noch mehrere Nächte Dunkelheit. Gleichzeitig waren auch die USA und Japan mit dem Problem durchgebrannter Transformatoren in ihren Stromversorgungssystemen konfrontiert, während es in Schweden zu Stromkreisunterbrechungen kam.

Die Bewegung der Sonne kann sich direkt auf Hightech-Geräte im Weltraum auswirken und insbesondere den Betrieb künstlicher Satelliten beeinträchtigen. Es kam bereits häufig zu Schäden an künstlichen Satelliten.

Anfang November 1990 wurde der erst seit zwei Monaten in Betrieb befindliche Satellit Fengyun-B durch den hochenergetischen Partikelstrom einer Sonneneruption beeinträchtigt. Das Computerprogramm zur Steuerung seiner Fluglage geriet dadurch ins Chaos und der Satellit kippte um. Nach der Reparatur funktionierte der Satellit weiterhin normal. Am 14. Februar des folgenden Jahres änderte sich die Lage des Satelliten aufgrund der Sonnenaktivität erneut. Da das Problem jedoch nicht rechtzeitig entdeckt und behoben wurde, war der Fengyun-Satellit B völlig funktionsunfähig.

Der „Bastille-Day-Zwischenfall“ am 14. Juli 2000 führte bei mehreren künstlichen Satelliten zu einer Verringerung der Bildauflösung, Datenverlusten und einem Absinken der Umlaufbahn der Raumstation. Der japanische Satellit ASCA stürzte sogar in die Erdatmosphäre und verglühte.

Gleichzeitig steht die Sonnenaktivität in engem Zusammenhang mit der menschlichen Gesundheit. Studien haben gezeigt, dass das Auftreten einiger Infektionskrankheiten, Hautkrankheiten sowie Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulärer Erkrankungen mit der Intensität der Sonnenaktivität zusammenhängt. Je intensiver die Sonnenaktivität, desto höher die Inzidenz.

Um die durch Sonnenaktivität verursachten Schäden zu mildern, arbeiten chinesische Wissenschaftler weiterhin intensiv an der Untersuchung und Vorhersage von Weltraumwetterereignissen. Hierzu gehört der Einsatz von Satelliten und anderen Beobachtungsgeräten zur Überwachung der Sonnenaktivität und der Weltraumwetterbedingungen sowie die Entwicklung von Vorhersagemodellen und Algorithmen zur Vorhersage von Weltraumwetterereignissen, was insbesondere für die Entwicklung der Luft- und Raumfahrtindustrie hilfreich ist, zu der auch das National Space Weather Monitoring and Early Warning Center gehört.

Das National Space Weather Monitoring and Warning Center stellt sicher, dass Flugzeuge im Flug den Kontakt zum Boden halten. bietet großen Komfort für die Flugzeugnavigation; reduziert die Lebensgefahr für Flugbegleiter und Passagiere; und begleitet den erfolgreichen Start von Raumfahrzeugen und deren ordnungsgemäßen Betrieb.

Fengyun-3E-Überwachungsbild des extremen Ultraviolettbereichs der Sonne. Quelle: Space Weather

Quellen:

[1] Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie. Geophysikalischer Entwicklungsbericht[M]. Peking: China Science and Technology Press, 2009: 31.

Autor: Li Beibei, außerordentlicher Professor am Institut für Wissenschafts- und Technikgeschichte und meteorologische Zivilisation