„Auf der Sonnenoberfläche erschienen plötzlich riesige Sonnenflecken“, könnte dies zum Absturz des Internets führen? Droht der Erde tatsächlich Gefahr?

Vor nicht allzu langer Zeit sorgte die Nachricht, dass „auf der Sonnenoberfläche plötzlich ein riesiger Sonnenfleck aufgetaucht sei“, für Schlagzeilen. Es wurde erwähnt, dass dieser Sonnenfleck eine energiereiche Explosion auslösen könnte. Eine Zeit lang überschwemmten allerlei schockierende Bemerkungen wie „könnte zum Zusammenbruch des Stromnetzes der Erde führen“ und „könnte eine hochenergetische Explosion auslösen“ das Internet und lösten hitzige Diskussionen aus.

Was ist dieser „riesige Sonnenfleck“?

Dieses Bild soll vom NASA-Marsrover „Perseverance“ aufgenommen worden sein, der vom 17. bis 20. August den Jezero-Krater auf dem Mars erkundete. Da der Mars derzeit auf der Rückseite der Sonne kreist, konnte Perseverance die Sonnenflecken über eine Woche früher erkennen als Menschen auf der Erde.

Sonnenfleckenbilder aufgenommen von Perseverance

Sonnenflecken sind kleine schwarze Punkte, die auf der Photosphäre der Sonne erscheinen. Es wird allgemein angenommen, dass Sonnenflecken starke Magnetfelder haben, die 10.000-mal stärker sind als das Magnetfeld der Erde. Sie sind nicht „schwarz“, aber das starke Magnetfeld verhindert den Energietransport aus dem Inneren der Sonne, was zu niedrigeren Temperaturen in bestimmten Bereichen führt und sie wie dunkle Flecken erscheinen lässt. In Jahren mit aktiven Sonnenflecken kommt es zu „magnetischen Stürmen“, die das Magnetfeld der Erde und den Funkverkehr stark beeinträchtigen. Daher ist es unvermeidlich, dass einige Leute spekulieren, dieser „riesige Sonnenfleck“ könnte eine „hochenergetische Explosion“ auslösen.

Tatsächlich vergeht kein Tag ohne Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche. Mit Hilfe von Einsteigerteleskopen und Baader-Filmen können wir sie auf der Erde sehen. Wie erkennt Perseverance Sonnenflecken auf dem Mars?

Auf dem Mars ist es nicht schwer, Sonnenflecken zu erkennen, solange dort kein Sandsturmwetter herrscht. Dieses Phänomen kann sogar auf jedem Planeten im Sonnensystem beobachtet werden. Natürlich ist auf den vier äußeren Gasplaneten ein Teleskop erforderlich, um es zu sehen. Bereits am 20. August hatte das für das Projekt Perseverance Rover Operation zuständige Team des JPL-Labors der NASA bekannt gegeben, dass es Sonnenflecken auf dem Mars fotografiert und Fotos veröffentlicht habe.

Das Bild zeigt die vom JPL-Labor auf dem Mars fotografierten Sonnenflecken

Warum sagen wir, dass dieser große Sonnenfleck in einer Woche der Erde zugewandt sein wird ?

Der Grund für „Bis in einer Woche“ liegt darin, dass Mars und Erde unterschiedliche Umlaufbahnen und Umlaufzeiten haben.

Derzeit befinden sich Erde und Mars auf beiden Seiten der Sonne, mit einem Winkel von etwa 130 Grad dazwischen. Auf diese Weise ist es, als stünden die Erde und der Mars auf beiden Seiten der Sonne und „beobachten“ sie gleichzeitig. Wenn die Erde die Vorderseite der Sonne sieht, sieht der Mars die Seite und die Rückseite.

In Verbindung mit der Rotation der Sonne haben sich die zuvor vom Marsrover fotografierten Sonnenflecken tatsächlich langsam auf die der Erde zugewandte Seite bewegt, das ist der aktive Bereich mit der Nummer 13415 im Bild. Da die Sonne für eine Umdrehung etwa 27,5 Tage benötigt, wurde dieses Video ab dem Zeitpunkt berechnet, an dem die Sonnenfleckenfotos des Rovers veröffentlicht wurden. Die Aussage, dass die Erde es nach einer Woche gesehen hat, ist grundsätzlich verlässlich. Allerdings wäre es übertrieben zu sagen, dass es sich um eine „schockierende Erscheinung“ handelt, und die Fläche dieses Sonnenflecks ist in der Welt der Sonnenflecken alles andere als riesig!

Der aktive Bereich mit der Nummer 13415 auf dem Bild ist ein Sonnenfleck, der vom Marsrover fotografiert wurde, der sich langsam der Erde zugewandt hat. / Xihe-Team der Universität Nanjing

„Hochenergetische Explosion auslösen, globaler Stromausfall“?

Es ist wirklich übertrieben!

Sonnenflecken treten selten einzeln auf, sondern meist in Gruppen. Wenn sie aktiv sind, beeinflussen sie das Magnetfeld der Erde. Wenn auf der Sonne eine große Gruppe von Sonnenflecken erscheint, kommt es zu magnetischen Stürmen, die den Kompass heftig zittern lassen und die Richtung nicht mehr richtig anzeigen. Brieftauben, die normalerweise sehr gut Richtungen erkennen können, verirren sich.

Was die Verursachung größerer Stromausfälle angeht, so sind diese in der Vergangenheit tatsächlich vorgekommen. Der große Stromausfall im kanadischen Quebec im Jahr 1989 beispielsweise wurde durch die Energie verursacht, die durch den koronalen Massenauswurf der Sonne freigesetzt wurde und die Erde erreichte. Dies führte zu drastischen Veränderungen im Magnetfeld der Erde und löste einen geomagnetischen Sturm aus.

Es besteht jedoch kein Grund zur allzu großen Panik. Nach Einschätzung des Weltraumwetter-Prognostikers des National Space Weather Monitoring and Early Warning Center ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Sonnenfleck einer starken explosiven Aktivität unterliegt, nicht hoch.

Allerdings ist es angesichts der zahlreichen Sonnenfleckenaktivitätsbereiche, die derzeit auf der Sonnenoberfläche sichtbar sind, nahezu unmöglich, dass es zu einer Explosion mit extrem hoher Energie kommt, und natürlich ist es auch unmöglich, einen extrem großen geomagnetischen Sturm zu erzeugen, der das Stromnetz lahmlegen kann.

Tatsächlich können natürliche „Verstärker“ wie Sonnenflecken, Flares und Sonnenprotuberanzen dem Menschen die Möglichkeit geben, das solare Magnetfeld genauer zu untersuchen. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie verstärken Wissenschaftler auch die Überwachung und Erforschung der Sonnenaktivität auf verschiedene Weise, um die sich ändernden Trends der Sonnenaktivität rechtzeitig zu erfassen. Gleichzeitig ist es auch notwendig, die Überwachung des Erdmagnetfelds und der Ionosphäre zu verstärken, um mögliche Probleme rechtzeitig zu erkennen und wirksame Reaktionsstrategien zu formulieren.

Sonneneruption.

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Es gibt noch einige ungelöste Rätsel um die Sonne

Obwohl die Sonne für die Menschheit so wichtig ist, verfügen wir dank des wissenschaftlichen Fortschritts bereits heute über ein sehr gutes Verständnis der Masse, des Alters, der Größe und der Gesamtstrahlungsstärke der Sonne. Wir wissen auch, wie es zu seinem heutigen „Erscheinungsbild“ kam und was sein künftiges Schicksal ist, doch das menschliche Verständnis seiner inneren Mechanismen und seiner chemischen Zusammensetzung ist noch immer begrenzt.

01 Warum ist die Sonnenaktivität periodisch?

Die treibende Kraft hinter den Phänomenen der Sonnenaktivität ist das Magnetfeld der Sonne. Die starke Magnetfeldstruktur wird durch Sonnenflecken dargestellt, die auch Bereiche mit relativ niedriger Temperatur in der Sonnenphotosphäre sind. Sonnenflecken haben einen 11-Jahres-Zyklus und ihre langfristigen Veränderungen hängen eng mit dem Klima der Erde zusammen. Beispielsweise war die Sonnenaktivität während der Kleinen Eiszeit (ungefähr 1300–1850) in der Klimatologie deutlich schwächer als der Durchschnitt der darauffolgenden Epochen. Darüber hinaus hat die Aktivität der Sonnenflecken auch große Auswirkungen auf das Magnetfeld der Erde und die drahtlose Kommunikation. Der Sonneneruptionsanfall „Carrington“ im Jahr 1859 verursachte schwere geomagnetische Störungen und beschädigte das damalige Hightech-System der menschlichen Gesellschaft – das globale Telegrafennetz – schwer. Dadurch wurde den Menschen erstmals bewusst, welche Auswirkungen die Sonnenaktivität auf die Weltraumumgebung der Erde hat.

Im Jahr 1908 entdeckte der amerikanische Astronom Hale, dass Sonnenflecken starke Magnetfelder auf der Sonne sind. Damit bestätigte er erstmals die Existenz von Magnetfeldern in Himmelskörpern und enthüllte, dass die Sonnenaktivität vom Magnetfeld der Sonne herrührt. Doch wie entsteht das Magnetfeld der Sonne? Warum unterliegt die Sonnenaktivität, die vom solaren Magnetfeld dominiert wird, periodischen Änderungen? Diese Fragen werden als das Geheimnis des Ursprungs des Sonnenaktivitätszyklus bezeichnet. Dies sind wesentliche Probleme der Sonne, eines höchst nichtlinearen und komplexen Systems. Die wissenschaftliche Gemeinschaft kann noch immer keine klare Erklärung geben. Sie wurden vom Science-Magazin als eines der 125 aktuellsten wissenschaftlichen Probleme aufgeführt, mit denen die heutige Menschheit konfrontiert ist.

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02 Warum ist die Temperatur der Korona höher als die der Sonnenoberfläche?

Die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre (Korona) befindet sich oberhalb der Sonnenoberfläche, weiter von der Wärmequelle entfernt, ihre Temperatur ist jedoch 1.000-mal höher als die der Sonnenoberfläche. Die Temperaturstruktur der Sonne unterscheidet sich offensichtlich von der der Erde, wo die Temperatur nach außen hin abnimmt. Die Korona, die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre, weist eine ungewöhnlich hohe Temperatur auf, was gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstößt. Warum passiert das? Dies ist ein „mysteriöser Schleier“, der die Sonne verhüllt.

Die Erklärung des Heizmechanismus der Sonnenkorona ist ein großes wissenschaftliches Problem der Astrophysik und wird vom Science-Magazin als eines der „acht ungelösten astronomischen Rätsel“ der Astrophysik bezeichnet.

03 Wie können die physikalischen Ausbreitungsprozesse zwischen Sonne und Erde sowie die interplanetaren Auswirkungen der Sonnenaktivität in Echtzeit beobachtet und vorhergesagt werden?

Dies ist eine entscheidende Anwendungsvoraussetzung, um den reibungslosen Ablauf hochtechnologischer Geräte bei der Erforschung des nahen und tiefen Weltraums zu gewährleisten. Im März 1989 löste ein heftiger koronaler Massenauswurf eine extrem starke geomagnetische Explosion aus, die einen großflächigen Stromausfall in Quebec, Kanada, verursachte. Während dieses magnetischen Sturms wurde das gesamte Stromnetz in Quebec innerhalb von 90 Sekunden vollständig lahmgelegt, was zu direkten wirtschaftlichen Verlusten von etwa 500 Millionen US-Dollar führte. Das große Sonnenaktivitätsereignis im Oktober 2003 führte zu einer Unterbrechung der Kurzwellenkommunikation auf globaler Ebene, zur Unterbrechung der Überhorizontradar- und Zivilluftfahrtkommunikation, zur einstündigen Unterbrechung des schwedischen Stromnetzes, zum Ausfall der GPS-Navigation und zum Verlust von Daten mehrerer wissenschaftlicher Satelliten. Auch im „Bericht zur Entwicklung der Sonnen- und Weltraumphysik“ der National Aeronautics and Space Administration (NASA) wird klar darauf hingewiesen, dass das Hauptziel der Sonnenforschung darin besteht, das System Sonne-Erde besser zu verstehen und Veränderungen in der Weltraumumgebung sowie die daraus resultierenden gesellschaftlichen Auswirkungen vorherzusagen. Daher ist die Darstellung eines vollständigen physikalischen Bildes der Ausbreitung und der Auswirkungen der Sonnenaktivität im Sonne-Erde-Raum das aktuellste wissenschaftliche Problem der modernen solar-terrestrischen Physik und erfordert dringend große wissenschaftliche und technologische Kräfte.

Magnetfelder spielen bei den oben genannten drei großen wissenschaftlichen Problemen eine entscheidende Rolle. Tatsächlich ist auch das Verständnis der Eigenschaften der solaren und stellaren Magnetfelder ein wichtiges wissenschaftliches Thema. Die Erforschung der Sonne ist sowohl für die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie als auch für die nationale Sicherheit so wichtig, dass sie in verschiedenen Ländern in den Bereichen Astronomie, Weltraumphysik und anderen Bereichen zum Brennpunkt des Wettbewerbs geworden ist.

„Xihe“ (schematische Darstellung des Satelliten) ist der erste wissenschaftliche und technologische Experimentalsatellit meines Landes zur Sonnenerkundung. Bildquelle: China National Space Administration

Dank der erheblichen Stärkung seiner nationalen Stärke verfügt China bereits über die wirtschaftliche Stärke, um in die Erforschung wichtiger wissenschaftlicher Fragen zu investieren. und dank der durch die Mondforschung, die Erforschung des Weltraums und die bemannte Raumfahrt des Landes usw. erzielten Verbesserungen in der Hardware verfügt unser Land auch über die technische Stärke, um große Missionen zur Erforschung der Sonne durchzuführen. Die Zeit wartet auf niemanden. Wir hoffen, dass Chinas Sonnenbeobachtungsforschung so schnell wie möglich die Weltspitze erreichen wird.

Umfassende Quellen: Xinhuanet, Science and Technology Daily, China Meteorological News Agency usw.