Im Innern der Sonne finden gewaltige Energieumsetzungen statt. Diese Mechanismen wirken sich nicht allein auf unser Zentralgestirn selbst aus, sondern beeinflussen die Weltraumumgebung. Ohne diese Ausstrahlung bliebe zum Beispiel unsere Erde ein lebloser Felsbrocken.
Doch mit dem Weltraumwetter gelangen auch Probleme auf jeden bestrahlten Himmelskörper, die im Jahr 2012 auf großes Medieninteresse, bei weniger informierten Menschen gar auf Besorgnis stoßen. Die »heiße Zwiebel« im Zentrum unseres Sonnensystems besser zu verstehen, kann einige ungewöhnliche Sonnenaktivitäten logisch erklären.
Die eigentliche Oberfläche der Sonne
Obwohl die Sonne ein Stern und kein Planet ist, besitzt auch sie einen Kern in ihrem Inneren. Er besteht jedoch nicht »nur« aus Magma, sondern ist ein gewaltiger Fusions»brennofen«, das Zentrum aller Sonnenaktivitäten.
Bevor die dort erzeugten Photonen in den Weltraum entweichen können, müssen sie viele weitere Schichten in unserem Zentralgestirn durchqueren. Am Rand der Konvektionszone enden die Streuungs- und Bindungskräfte. Von hier aus erreicht die lebensspendende – und zuweilen Besorgnis erregende – Energie auch unsere Erde.
Obwohl alle »Schalen« der Sonne nicht so deutlich voneinander abgegrenzt sind wie beispielsweise die inneren Strukturen der Erde, definieren sich sehr starke Veränderungen in Dichte, Energieumsatz und natürlich der herrschenden Temperaturen.
So gilt die Photosphäre als Oberfläche unseres Zentralgestirns, weil die Dichte der Konvektionszone nach hier schlagartig abnimmt. Die »Außenhaut« der Sonne glüht dort immer noch mit 5.800 Kelvin. Geringfügig wird die hier frei gesetzte Sonnenaktivität in der darüber liegenden »Haut« absorbiert.
Übergang in die »Sonnenatmosphäre«
Die Strahlungsleistung der etwa 300 bis 400 km dicken Photosphäre durchdringt fast ungehindert die nächste »Schalenschicht« der Sonne, ihre Chromosphäre. Hier verursacht eine hauchfeine Masseschicht aus Wasserstoff und Helium einen rötlichen, zackigen »Farbmantel«.
Ohne spezielle Sonnenfilter (H-alpha-Filter) sieht man diesen »Kranz« von der Erde aus nur als schwachen Schimmer während einer totalen Sonnenfinsternis. Einerseits verringert sich hier die Gasdichte schlagartig weiter, andererseits heizen die Sonnenaktivitäten unser Zentralgestirn so auf, dass es hier mit 6.000 – 10.000 K erheblich heißer ist als an der darunter liegenden Oberfläche.
Als Astronomen noch keine Möglichkeit hatten, mit Hochleistungsteleskopen und wirksamem Blendschutz die Sonne zu beobachten, war unser Zentralgestirn ein unberechenbares Mysterium. Mit der Entdeckung des Teleskops und der Entwicklung immer besserer Sonnenfilter konnten Fragen beantwortet und die Energiearbeit der Sonne nach Zyklen erforscht werden.
Wie in vielen anderen astronomischen Fällen gibt uns die Sonnenaktivität für jede vermeintliche Antwort allerdings auch neue Rätsel auf. Die derzeitige Erhöhung der Sonnenphänomene, am bekanntesten der Sonnenflecken, löst Unsicherheit bei den Menschen hinsichtlich der möglichen Auswirkungen auf die Erde und Sorge unter Astronomen und Medien aus.
Zyklen und Ursache der Sonnenflecken
Der sicherste Maßstab, um einen eher stillen oder unberechenbar aktiven Zyklus der Sonne zu bestimmen, sind Sonnenflecke. Ihre Erforschung wird seit 1749 schriftlich festgehalten. Würde unsere Zeitrechnung sich nach Sonnenaktivitäten berechnen, befänden wir uns also seit damals im 24. Zyklus. Das bedeutet, 24 Mal kochte seit damals die Sonne eher still »vor sich hin« und schleuderte ebenso oft verstärkt Strahlung und Material in den sie umgebenden Raum – auch in Richtung Erde.
Sonnenflecke sind das Produkt verschiedener Magnetfelder der Sonne. Dort, wo die dunklen Stellen in der Photosphäre der Sonne auftreten, kühlt die Oberflächentemperatur um bis zu 2000 K unter die ansonsten übliche Sterntemperatur ab. Je nach der momentanen Phase des Zyklus verbinden sich sehr häufig (bei hoher Sonnenaktivität) oder eher selten Magnetfelder (in der Zeit nach einem Maximum) unterschiedlicher Polarität miteinander. Die bei diesem Prozess abgegebene Energie schießt als »Flare« einen Teil Sonnenmaterial ins Weltall. Bei besonders heftigen Flares erreicht Material solcher Sonnenstürme zuweilen auch die Erde.
Historische Rekonstruktion von Auswirkungen auf die Erde
Einerseits ist es in Zeiten mit nur wenigen Sonnenflecken nachgewiesen auch auf der Erde kühler. So wurde für Mitte des 17. bis Anfang des 18. Jahrhunderts auf der Sonne erstmals ein »Maunderminimum« nachgewiesen – eine Zeit fast ohne Sonnenflecken, in der auch die Sonne wesentlich geringer zu uns strahlte und eine »Kleine Eiszeit« entstand. Dass Klimaveränderungen im jeweiligen Zyklus geringerer Sonnenstrahlung bewirkt werden können, gilt als sichere Erkenntnis. Doch ist ein ursächlicher Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und Erdklima noch nicht umfassend nachgewiesen.