Definition, Entstehung und Auswirkungen eines Magnetsturmes
Definition und Entstehung
Ein Magnetsturm, oder hier genauer ein Erdmagnetsturm wird definiert durch die von ihm verursachten Änderungen des Erdmagnetfelds, gemessen in der Einheit Tesla ([T]). Zur Klassifizierung wird u. a. der DST-Index (disturbance storm time) herangezogen, der die global gemittelte Abschwächung des horizontalen Erdmagnetfelds anhand von Messungen einiger weltweit verteilter Messstationen angibt. Dieser Wert wird stündlich ermittelt und steht in nahezu Echtzeit zur Verfügung[1]. Es gibt viele Einflüsse auf das Magnetfeld, daher sind Schwankungen um ±20 nT normal. Zum Vergleich: In Mitteleuropa beträgt die horizontale Komponente des normalen Erdmagnetfelds ca. 20 µT, also 20.000 nT.
Ein geomagnetischer Sturm wird typischerweise in drei Phasen unterteilt. Die Anfangsphase zeichnet sich durch eine Schwächung des Magnetfelds um etwa 20-50 nT innerhalb einiger Dutzend Minuten aus. Nicht jedem Sturmereignis geht eine solche Anfangsphase voraus und umgekehrt folgt auch nicht jeder derartigen Störung des Magnetfelds ein Magnetsturm. Die eigentliche Sturmphase beginnt, wenn die Störung größer als 50 nT wird, wobei es sich um eine willkürlich gezogene Grenze handelt. Im Laufe eines typischen Magnetsturms wächst die Störung weiter an. Die Stärke eines Erdmagnetsturms wird als moderat bezeichnet, wenn die maximale Störung weniger als 100 nT beträgt, intensiv, wenn die Störung 250 nT nicht überschreitet und ansonsten als Supersturm. Nur selten wird eine maximale Abschwächung von etwa 650 nT überschritten, was etwa drei Prozent des Normalwerts entspricht. Die Phase dauert einige wenige Stunden und endet, sobald die Stärke der Störung sinkt, also das Erdmagnetfeld wieder beginnt zu seiner typischen Stärke anzuwachsen. Diese Erholungsphase endet mit dem Erreichen des Normalwerts und kann zwischen 8 Stunden und einer Woche dauern.
Die Störung wird ausgelöst von Schockwellenfronten des Sonnenwinds, die durch Sonneneruptionen oder koronale Massenauswürfe (KMA) entstehen und etwa 24 bis 36 Stunden benötigen, um die Erde zu erreichen. Sie dauert etwa 24 bis 48 Stunden an, in Einzelfällen mehrere Tage – in Abhängigkeit von der Störungsursache auf der Sonne. Das Auftreffen der Schockfront, bestehend aus elektrisch geladenen Teilchen, auf die Magnetosphäre führt zu einer Abschwächung des Erdmagnetfeldes, das nach etwa zwölf Stunden sein Minimum erreicht. Wegen ihrer Wirkung auf das Erdmagnetfeld nennt man das Ereignis auch einen Magnetsturm.
Auswirkungen
Zunächst beeinflussen Magnetstürme das Erdmagnetfeld, und dieses wiederum die Ausbildung des Van-Allen-Gürtels. Damit sind bei besonders starken Magnetstürmen alle Lebewesen besonders in den Polregionen, weil dort das Erdmagnetfeld generell weniger schützt, einer erhöhten kosmischen Strahlung ausgesetzt.
Magnetische Stürme können vielfältige Auswirkungen haben, wobei die bekannteste das Auftreten von Polarlichtern (Aurora borealis oder Aurora australis) in gemäßigten Zonen wie z. B. Mitteleuropa ist.
Unter anderem durch vorübergehende Änderungen in der Ionosphäre können zeitweilig Funkübertragungen (z. B. Rundfunk oder Mobilfunk) gestört werden, aber für unsere technisierte Welt ist eine andere Wirkung noch viel bedrohender: In langgestreckten elektrischen Leitern wie z. B. Überlandleitungen und Pipelines können Ströme von teils beachtlicher Stärke induziert werden, die dann zu dauerhaften Schäden führen können.
Bevor die Schockwellenfront auf die Erde trifft, also bevor man eigentlich von einem Magnetsturm reden kann, kann sie schon Schäden an Satelliten verursachen. Das ist neben den direkten Schäden durch Strominduktion wie auf der Erdoberfläche auch noch auf eine andere, indirektere Weise möglich: Die Schockwelle kann zu einer lokalen Aufheizung und damit einer Verformung der oberen Erdatmosphäre führen, was in einem erhöhten Luftwiderstand für Satelliten in niedrigen Orbits (Low Earth Orbit, LEO) resultieren kann. Bahnänderungen oder erhöhter Treibstoffverbrauch sind dann die Folge. Insgesamt, so schätzte die europäische Weltraumorganisation ESA, entstand in den letzten Jahren allein wegen Ausfalls von Satelliten ein Schaden von mehr als 500 Millionen Dollar.
Die Auswirkungen eines Sonnensturms wie dem von 1859 (siehe Abschnitt „Geschichte“) wären heute verheerend. Denn zur damaligen Zeit gab es weder Internet, noch war die Welt so global vernetzt wie heute und abhängig von der Stromversorgung.
Quelle: Wikipedia
Zunächst beeinflussen Magnetstürme das Erdmagnetfeld, und dieses wiederum die Ausbildung des Van-Allen-Gürtels. Damit sind bei besonders starken Magnetstürmen alle Lebewesen besonders in den Polregionen, weil dort das Erdmagnetfeld generell weniger schützt, einer erhöhten kosmischen Strahlung ausgesetzt.
Magnetische Stürme können vielfältige Auswirkungen haben, wobei die bekannteste das Auftreten von Polarlichtern (Aurora borealis oder Aurora australis) in gemäßigten Zonen wie z. B. Mitteleuropa ist.
Unter anderem durch vorübergehende Änderungen in der Ionosphäre können zeitweilig Funkübertragungen (z. B. Rundfunk oder Mobilfunk) gestört werden, aber für unsere technisierte Welt ist eine andere Wirkung noch viel bedrohender: In langgestreckten elektrischen Leitern wie z. B. Überlandleitungen und Pipelines können Ströme von teils beachtlicher Stärke induziert werden, die dann zu dauerhaften Schäden führen können.
Bevor die Schockwellenfront auf die Erde trifft, also bevor man eigentlich von einem Magnetsturm reden kann, kann sie schon Schäden an Satelliten verursachen. Das ist neben den direkten Schäden durch Strominduktion wie auf der Erdoberfläche auch noch auf eine andere, indirektere Weise möglich: Die Schockwelle kann zu einer lokalen Aufheizung und damit einer Verformung der oberen Erdatmosphäre führen, was in einem erhöhten Luftwiderstand für Satelliten in niedrigen Orbits (Low Earth Orbit, LEO) resultieren kann. Bahnänderungen oder erhöhter Treibstoffverbrauch sind dann die Folge. Insgesamt, so schätzte die europäische Weltraumorganisation ESA, entstand in den letzten Jahren allein wegen Ausfalls von Satelliten ein Schaden von mehr als 500 Millionen Dollar.
Die Auswirkungen eines Sonnensturms wie dem von 1859 (siehe Abschnitt „Geschichte“) wären heute verheerend. Denn zur damaligen Zeit gab es weder Internet, noch war die Welt so global vernetzt wie heute und abhängig von der Stromversorgung.
Quelle: Wikipedia
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