Der Begriff „Weltraumwetter“ beschreibt die veränderlichen Bedingungen im erdnahen Weltraum, die technische Systeme im Weltraum und auf der Erde beeinträchtigen können. Die Hauptursache von Störungen unseres Weltraumwetters sind energetische Ausbrüche von der Sonne. Das Observatorium Kanzelhöhe für Sonnen- und Umweltforschung der Universität Graz führt regelmäßige, hochqualitative Beobachtungen der Sonne durch.

Mittels automatisierter Bilderkennungsmethoden werden Strahlungsausbrüchen in Echtzeit in den Beobachtungsdaten detektiert und Warnmeldungen ausgesandt. Das Observatorium Kanzelhöhe ist die österreichische Vertretung im internationalen ISES Weltraumwetter-Netzwerk und die europäische Kernstation zur Sonnenbeobachtung im Rahmen des SSA Weltraumwetter-Programms der Europäischen Weltraumbehörde ESA.

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  • Geringe Sonnenaktivität

Die Ausbreitung von Sonnenstürmen

 

Koronale Massenauswürfe (kurz CMEs für "coronal mass ejections") sind die Hauptverursacher starker geomagnetischer Stürme. Ihre Vorhersage steckt jedoch noch in den Kinderschuhen. Zu viele Faktoren sind noch nicht restlos geklärt, daher liegt die Genauigkeit von Prognosen der Ankunftszeit derzeit noch bei (+/-) 6 bis 7 Stunden.

Die Ausbreitung von CMEs wird von einigen Parametern direkt beeinflusst. Vor allem spielen die Eigenschaften des CMEs selbst eine nicht unwichtige Rolle.

Hierzu zählen unter anderem seine Startgeschwindigkeit, seine Ausdehnung und seine Masse. CMEs, die eine hohe Anfangsgeschwindigkeit besitzen, bewegen sich häufig über die gesamte Sonne-Erde Distanz schneller als solche, die langsamer starten. Massivere CMEs bremsen außerdem nicht so stark ab wie solche mit geringerer Masse. 

 

Aber Vorsicht! Ganz so einfach ist es leider nicht. Es gibt einen besonders wichtigen Faktor, der die Ausbreitung von CMEs maßgeblich beeinflusst: den Sonnenwind!

Trifft ein schneller CME auf den langsamen Sonnenwind, so wird ersterer abgebremst. Wann und wie abrupt diese Abbremsung passiert, das hängt vor allem vom Geschwindigkeitsunterschied von CME und Sonnenwind, aber auch von der Masse des CMEs ab. CMEs mit vergleichsweise hoher Masse passen sich langsamer der Geschwindigkeit des Sonnenwindes an.

Umgekehrt wird ein langsamer CME vom schnelleren Sonnenwind mitgezogen und beschleunigt. Dies ist besonders im Minimum des Sonnenaktivitätszyklus zu beobachten, wo langsamere CMEs häufiger vorkommen. Die nebenstehende Abbildung zeigt wie sich die Geschwindigkeit eines langsamen CMEs (rote Linie) and den schnelleren Sonnenwind (grau schraffierter Bereich) anpasst.

 

Neben der einfachen Anpassung an die Sonnenwindgeschwindigkeit beeinflusst auch noch die Struktur des Sonnenwindes die Ausbreitung von Sonnenstürmen. Ein Teil des Sonnenwindes sind sogenannte high-speed streams. Das sind Regionen, in denen sich die Teilchen des Sonnenwindes schneller bewegen als in anderen Regionen (siehe hier). Und genau diese high-speed streams können die Geschwindigkeit von Teilen des CMEs verändern. Diese Interaktion zwischen CME und high-speed stream kann zu einer Deformation der CME Front oder zu einer Ablenkung des CMEs führen und somit auch die Genauigkeit der Vorhersage massiv verschlechtern (schon geschehen hier).

 

Aber auch andere CMEs können die Ausbreitung von nachfolgenden CMEs beeinflussen, was die Stärke eines möglichen geomagnetischen Sturms zusätzlich beeinflussen kann.

 

(Tanja Rollett)

Anpassung der CME Geschwindigkeit an den Sonnenwind (Temmer et al., 2011)

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