Das große Rätsel um die Magnetfelder der Erde und der Sonne wurde gerade gelöst

Tag für Tag spuckt die Sonne hochenergetische Partikel in unsere Richtung, welche Phänomene des Weltraumwetters auslösen. Damit sind keine Quellwolken oder Nieselregen gemeint, sondern zum Beispiel Flares genannte Sonnenblitze oder magnetische Stürme.

Auch wenn die Sonne doch relativ weit von uns entfernt ist, können diese mächtigen Erscheinungen großes Unheil auf der Erde anrichten: Magnetische Stürme können unser Kommunikationsnetz auf der Erde lahmlegen, Städte überfluten, Satelliten ausknocken oder sogar zu einem weltweiten Stromausfall führen.

Damit wir nicht ständig von Weltraum-Unwettern geplagt werden, ist unser Planet praktischerweise von einer schützenden Magnetosphäre umhüllt: Dieses Schild schützt uns bis rund 50.000 km um die Erde herum vor der kosmischen Strahlung der Milchstraße und lenkt die Sonnenwinde großflächig um unseren Planeten herum.

Wir wissen mittlerweile, dass Weltraumwetter-Phänomene getriggert werden, wenn Erde und Sonne in einem speziellen, steilen Winkel zueinander stehen. Doch wie entstehen diese magnetischen Stürme genau? Was genau passiert, wenn die Magnetfelder der Sonne und der Erde kollidieren, konnten Forscher jetzt zum ersten Mal beobachten und in der Science aufschreiben.

Für diesen Durchbruch können wir uns bei einem Quartett bedanken: Die Erde umkreisen nämlich seit einigen Jahren vier sogenannte MMS-Satelliten, die die NASA dort zur Messung des Magnetfelds ausgesetzt hat. Im Oktober vergangenen Jahres flogen sie in einer schnittigen Formation im Abstand von gerade mal zehn Kilometern in einen Bereich, in dem das Erdmagnetfeld auf das Magnetfeld der Sonne traf. Währenddessen maßen die Bordsensoren der MMS-Satelliten alle 30 Millisekunden vorbeizischende Elektronen und ihre Beschleunigung.

Bei der Kollision der Magnetfelder konnte dabei erstmals ein mysteriöses Phänomen beobachtet werden, das bislang nur theoretisch vorhergesagt wurde: Die Rekonnexion. So nennt man es, wenn sich gegenüberliegende Feldlininen entgegengesetzter Magnetfelder neu verbinden. Dabei werden gigantische Energiemengen freigesetzt.

Diese Rekonnexion ist die Ursache für magnetische Stürme und die mächtigen Sonneneruptionen, die aussehen wie riesige Lava-Rülpser. Und—wie die Forscher herausfanden— ist sie es, die die Umwandlung von magnetischer Energie in Wärme und Bewegungsenergie kontrolliert.

Außerdem trägt die Rekonnexion zu einem ganz anderen, weitaus zarteren Wetterphänomen bei, für das Touristen jedes Jahr bereitwillig viel Geld zahlen: Dem Polarlicht.

Es entsteht, wenn eine besonders große Energieeruption von der Sonne auf unsere Magnetosphäre knallt (genauer gesagt: an ihren Rand, den man Magnetopause nennt). Die ausgelösten magnetischen Stürme im All beleuchten unsere nördlichen und südlichen Himmel mit den hübschen, farbenfrohen Schlieren, die wir als Aurora kennen.

Wenn wir die Rekonnexion besser verstehen, können wir aber nicht nur besser gegen Sonnenstürme gewappnet sein, sondern eine ganz praktische Anwendung in naher Zukunft verbessern: Fusionsreaktoren. Denn im Inneren eines Reaktors (der ja die Energiegewinnung der Sonne iimitieren soll) prallen ebenfalls die enorm heißen, geladenen Plasma-Teilchen auf starke Magnetfelder.

Doch das Weltraumwetter steckt für Forscher immer noch voller Geheimnisse—und es gilt, diese zu entschlüsseln, um sich besser auf unvorhergesehene Ereignisse vorzubereiten, bevor unsere Städte überflutet werden. Und der nächste große, magnetische Sonnensturm kommt bestimmt.