Könnte das „Lächeln der Sonne“ ein Zeichen dafür sein, dass die Erde von einem geomagnetischen Sturm getroffen werden könnte? Eigentlich nicht besonders gruselig.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Wang Zheng

Hersteller: China Science Expo

In letzter Zeit ist ein Bild und entsprechende Nachrichtenmeldungen immer wieder ins Blickfeld der Öffentlichkeit gerückt: das „Lächeln“ der Sonne. Am 26. Oktober veröffentlichte die NASA dieses Foto mit der Bildunterschrift: „Heute hat das Solar Dynamics Observatory der NASA das ‚Lächeln‘ der Sonne eingefangen. In der Ultraviolettbildgebung werden diese dunklen Flecken auf der Sonne als koronale Löcher bezeichnet. Dabei handelt es sich um Bereiche, aus denen der Sonnenwind mit hoher Geschwindigkeit in den Weltraum strömt.“

Twitter @NASASun hat ein Foto und einen Text des „Lächelns“ der Sonne gepostet (Bildquelle: Twitter-Screenshot)

Nachdem das Foto veröffentlicht wurde, riefen einige Internetnutzer „süß“ und ließen ihrer Fantasie freien Lauf, um dem ursprünglichen „Lächeln“-Bild der Sonne verschiedene Elemente wie Hüte und lächelnde Gesichter hinzuzufügen. einige Internetnutzer äußerten auch Bedenken hinsichtlich der Warnung „Vorsicht vor Sonnenstürmen“.

Ich glaube, jeder hat viele entsprechende Berichte gesehen, aber um uns herum scheint sich nichts geändert zu haben. Obwohl die Medien viel darüber berichtet und den Schaden hervorgehoben haben, den dieses Phänomen der Erde zufügt, scheint nach dem Anhören der ganzen Fachbegriffe nichts verstanden zu sein. Schauen wir uns heute an, was das „Lächeln“ der Sonne ist und ob es wirklich so beängstigend ist.

Medienbericht: Vorsicht vor dem „Lächeln der Sonne“

Dem Bild nach zu urteilen, sehen die schwarzen Streifen auf der Sonne tatsächlich wie die Augen und der Mund eines lächelnden Gesichts aus. Dieses aktuelle Foto wurde vom Satelliten Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA aufgenommen. National Public Radio (NPR), The Guardian, Popular Science und andere Medien berichteten darüber unter dem Motto „Lächelnde Sonne könnte Probleme für die Erde verursachen“.

Am 29. Oktober veröffentlichte die amerikanische Website Popular Science einen Bericht mit dem Titel „Die ‚lächelnde‘ Sonne könnte die Erde an diesem Wochenende mit einem geomagnetischen Sturm treffen.“ In dem Bericht wurde darauf hingewiesen, dass manche Leute sagen, wenn man lächelt, lächelt die ganze Welt mit. Aber wenn die Sonne lächelt, wird die ganze Welt in einen Plasmaschauer getaucht. Das ist der unglückliche Subtext des schönen Lächelns, das uns unser nächster Stern schenkt.

Screenshot des Berichts des Guardian über den Vorfall (Quelle: Guardian-Website)

Diese Berichte stützen sich im Wesentlichen auf die Behauptung, dass „wenn die Sonne ‚lächelt‘, das Sonnenwindplasma nach unten in Richtung Erde geneigt ist.“ Gleichzeitig sagen Wissenschaftler entsprechenden Berichten zufolge voraus, dass dieser „geladene Teilchenwind“ irgendwann am 29. oder 30. Oktober mit dem Magnetfeld der Erde kollidieren wird. Dies könnte einen kleinen geomagnetischen Sturm auslösen, der den Betrieb von Satelliten in der Erdumlaufbahn stören und geringfügige Schwankungen im Stromnetz auf der Erde verursachen könnte.

Wie entsteht ein Lächeln?

Das Licht, das die Satelliten nutzen, um das „Lächeln“ der Sonne einzufangen, ist nicht das Licht, das wir mit bloßem Auge sehen, sondern ultraviolettes Licht, also Licht mit einer kürzeren Wellenlänge als violettes Licht.

Da es sich bei der Sonne um eine große Kugel handelt, deren Hauptbestandteil Wasserstoff ist, finden in ihrem Inneren ständig hochintensive Kernreaktionen statt. Bei der Energieübertragung auf die äußere Schicht werden die Wasserstoffatome in der äußersten Schicht einer hohen Temperatur von über 1 Million Grad ausgesetzt und bilden so ein „Plasma“, das mit Wasserstoffionen (Protonen) und Elektronen vermischt ist und kontinuierlich Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen freisetzt – darunter auch Ultraviolettstrahlen. Wenn Sie also ein Foto der Sonne mit ultraviolettem Licht aufnehmen, ist es möglich, ein Bild der „lächelnden“ Sonne zu erhalten.

Da das Foto mit ultraviolettem Licht aufgenommen wurde, sind die Bereiche mit starkem ultraviolettem Licht heller, während die Bereiche mit schwachem ultraviolettem Licht dunkler sind. Die Augen und der Mund des „Lächelns“ sind drei riesige dunkle Bereiche auf der Korona, von denen jeder Dutzende Male größer als die Erde ist und als „koronale Löcher“ bezeichnet wird.

Normalerweise sind Temperatur und Dichte des Materials in einem Koronaloch viel niedriger als in seiner Umgebung, und das darin befindliche solare Magnetfeld ist nach außen offen, wodurch das Hochtemperaturplasma der Sonne mit hoher Geschwindigkeit entlang der Magnetfeldlinien nach außen austreten kann. Wenn es in den Raum um die Sonne eintritt, bildet es einen Sonnenwind mit hoher Geschwindigkeit. Das in den Medien berichtete „strömende Plasma“ und der „Wind geladener Teilchen“ beziehen sich auf diese Substanzen.

Wie Sie sich vorstellen können, sind schnelle Sonnenwinde stärker als gewöhnliche Winde. Der gewöhnliche Sonnenwind kann mit hoher Geschwindigkeit um die Erde 1.000 Kilometer pro Sekunde erreichen (interessanterweise wird der Sonnenwind im Flug immer schneller, ist aber nicht mehr so ​​schnell, wenn er die Sonne gerade verlässt). Der „Luftstoß“ von der Sonne zur Erde dauert etwa 2–3 Tage.

Nach der Farbbearbeitung des Bildes können wir den starken Austritt der Sonne nach außen erkennen (Bildquelle: People's Daily Online)

Warum heißt es, dass das „Lächeln“ der Sonne magnetische Stürme auf der Erde verursachen kann?

Da wir sehen können, dass die Sonne die Erde „anlächelt“, ist es denkbar, dass der schnelle Sonnenwind aus dem Koronaloch auch in Richtung Erde schießt.

Diese geladenen Teilchenströme können Lebewesen schaden und die Schaltkreise elektronischer Geräte wie Satelliten beschädigen. Glücklicherweise ist die Erde jedoch durch das Magnetfeld geschützt. Auf der der Sonne zugewandten Seite umschließt das Erdmagnetfeld die Erde in einem Umkreis von etwa zehntausend Kilometern von Süden nach Norden wie ein Käfig. Geladene Teilchen können diesen „Käfig“ nicht direkt durchdringen und das Magnetfeld übt eine Ablenkkraft aus, die sie in eine Umlaufbahn bringt.

Der Sonnenwind trägt jedoch auch das Magnetfeld der Sonne. Unter bestimmten Bedingungen werden durch die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Sonne und der Erde geladene Teilchen und Energie der Sonne in den Weltraum um die Erde gesendet, wodurch sich der elektrische Strom im Weltraum um die Erde verändert. Der sich ändernde elektrische Strom verursacht auch Änderungen im Magnetfeld und führt letztendlich zu Magnetfeldstörungen auf der gesamten Erde.

Wissenschaftler nennen dieses Phänomen „geomagnetischer Sturm“ oder kurz „magnetischer Sturm“. Die in den Medien berichteten Auswirkungen des „Lächelns“ der Sonne auf die Erde beziehen sich auf magnetische Stürme.

Ist das „Lächeln“ der Sonne dieses Mal wirklich so beängstigend?

Welche Gefahren bergen magnetische Stürme? Elektromagnetische Aktivitäten im Zusammenhang mit magnetischen Stürmen können Satelliten und andere Raumfahrzeuge beschädigen und ihren normalen Flug stören. Gleichzeitig können sie auch Rauschen erzeugen, das normale Kommunikationssignale überdeckt oder sogar Kommunikationsunterbrechungen verursacht. In schweren Fällen können magnetische Stürme große Ströme in den Erdstromübertragungsnetzen verursachen, was zu Schwankungen im Stromnetz und sogar zu Schäden am Stromübertragungsnetz führen kann.

Um die Intensität magnetischer Stürme zu messen, beobachteten Wissenschaftler die Veränderungen im globalen Magnetfeld und berechneten einen Parameter namens Dst-Index, der in Nanotesla (nT) gemessen wird. Dieser Index schwankt um 0. Je negativer der Wert, desto stärker der magnetische Sturm. Beispielsweise beträgt der Dst-Index eines schwachen magnetischen Sturms etwa -30 bis -50 nT; der Dst-Index eines mäßigen magnetischen Sturms beträgt etwa -50 nT bis -100 nT; der Dst-Index eines starken magnetischen Sturms beträgt etwa -100 nT bis -200 nT; und der Dst-Index eines superstarken magnetischen Sturms beträgt weniger als -250 nT.

Um das oben Gesagte zusammenzufassen, wollen wir die Ursachen und Folgen in den Medienberichten klären: Das „Lächeln“ der Sonne, das am 26. Oktober fotografiert wurde, weist darauf hin, dass das Koronaloch der Erde zugewandt ist und der freigesetzte Hochgeschwindigkeits-Sonnenwind die Erde in etwa zwei bis drei Tagen erreichen wird. Schätzungen zufolge wird er etwa zwischen dem 29. und 30. Oktober auf die Erde einwirken und in diesen Tagen wird es zu einem schwachen magnetischen Sturm mit einer Stärke von etwa Dst=-30～-50nT kommen.

Sehen wir uns die Änderungen im Dst-Index in der folgenden Abbildung an. Der Dst-Index ist gesunken, aber nicht viel; der niedrigste Wert lag bei -53 nT. Magnetische Stürme von -50 nT sind sehr schwach und treten mehrmals im Jahr auf, sodass es für uns schwierig ist, in unserem täglichen Leben nennenswerte Veränderungen zu spüren.

DST-Index für Oktober 2022, veröffentlicht vom International Geomagnetic Center (Bildquelle: https://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dst_realtime/202210/index.html)

Warum ist das „Lächeln“ der Sonne so spektakulär, der magnetische Sturm, den sie verursacht, aber nicht sehr stark?

Erstens treten ähnliche Phänomene koronaler Löcher häufig auf, und das „Lächeln“-Muster ist auffälliger, bei der Sonne kommt es jedoch nur gelegentlich vor. Zweitens, das „Lächeln“ der Erde: Das direkt auf die Erde geschleuderte Material braucht 2–3 Tage, um die Erde zu erreichen. In dieser Zeit hat die Erde jedoch bereits eine gewisse Strecke um die Sonne herumgeflogen und kann daher kaum direkt getroffen werden. Daher ist das „Lächeln“ der Sonne, das der Erde schaden könnte, gerade dieses Mal nicht besonders beängstigend.

Abschluss

Um die Frage zu beantworten, ob der von der Sonne ausgestoßene Partikelstrom auch die „winzige“ Erde im riesigen Universum treffen wird, müssen die Wissenschaftler präzise und gründliche Berechnungen durchführen. Wenn ein großes Risiko besteht, werden die Wissenschaftler die Welt warnen. Es besteht also kein Grund zur allzu großen Sorge.

Herausgeber: Ying Yike