Illustration eines gewaltigen Sonnensturms. (Bildquelle: Jeuxvideo)

Auch wenn starke Sonnenstürme manchmal spektakuläre Polarlichter bis weit über die üblichen Regionen hinaus verursachen, haben sie eine unangenehmere Seite.

Denn extremes Weltraumwetter kann Stromnetze, Satelliten, Telekommunikation und GPS-Systeme beeinträchtigen.

Bislang gingen Forschende allerdings davon aus, dass bestimmte (negative) geomagnetische Reaktionen irgendwann eine Art Obergrenze erreichen. Wird der Sonnenwind immer stärker, nimmt die Reaktion der Erde demnach ab einem gewissen Punkt nicht mehr im gleichen Maße zu und es entstehen weniger Schäden.

Eine neue Studie im Fachmagazin Nature stellt genau diese vermeintliche Sättigung nun infrage.

Womöglich handelt es sich zumindest teilweise um einen statistischen Effekt.

Wichtig dabei: Die Studie warnt nicht vor einem konkret bevorstehenden extremen Sonnensturm. Sie bewertet vielmehr neu, wie stark die Erde auf bislang kaum beobachtete Extremereignisse reagieren könnte.

Dieser Artikel stammt im Original von unserer französischen Schwesterseite Jeuxvideo und erscheint bei GameStar Tech in übersetzter und angepasster Form.

2:13 Wir zerstören das Sonnensystem und entfesseln eine gigantische Supernova in Universe Sandbox

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Die vermeintliche Obergrenze könnte eine statistische Illusion sein

Gemessen wird der Sonnenwind unter anderem am sogenannten Lagrange-Punkt L1, rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.

Doch zwischen dieser Messung und dem tatsächlichen Eintreffen des Sonnenplasmas an der Erde vergeht Zeit. Außerdem verändern sich die Bedingungen auf dem Weg, und auch der genaue Zeitpunkt des Eintreffens lässt sich nicht perfekt bestimmen.

Genau hier kommt ein bekanntes statistisches Phänomen ins Spiel: die Regression zum Mittelwert.

Vereinfacht gesagt passiert dabei Folgendes: Wird bei L1 ein außergewöhnlich hoher Wert gemessen, liegt der tatsächliche Wert näher an der Erde aufgrund dieser Unsicherheiten im Durchschnitt meist etwas näher am Mittelwert.

Vergleicht man nun besonders extreme Messwerte bei L1 direkt mit der späteren Reaktion des Erdmagnetfeldes, kann dadurch der Eindruck entstehen, diese Reaktion würde irgendwann nicht mehr proportional zunehmen.

Die Forschenden entwickelten deshalb ein statistisches Fehlermodell und korrigierten damit Messdaten aus 25 Jahren.

Danach verschwand die bislang beobachtete Sättigung weitgehend.

6:40 Sonnensturm im September 2017

Bis zu einem untersuchten Sonnenwind-Antrieb von etwa 15 Millivolt pro Meter zeigen die korrigierten Daten stattdessen eine annähernd lineare Beziehung zur geomagnetischen Reaktion.

Darüber hinaus wird es allerdings dünn.

Für noch extremere Werte gibt es schlicht zu wenige Messungen.

Extreme Sonnenstürme könnten stärkere Folgen haben

Das könnte für die Abschätzung extremer Weltraumwetter-Ereignisse durchaus wichtig sein.

Die Forschenden rechneten ihre Ergebnisse deshalb probeweise bis zu einer Sonnenwindstärke von etwa 25 Millivolt pro Meter weiter.

Unter der Annahme, dass sich der lineare Zusammenhang bis dorthin fortsetzt, könnte die geomagnetische Reaktion ungefähr doppelt so stark ausfallen wie in Modellen, die von einer Sättigung ausgehen.

Allerdings ist genau das der entscheidende Haken:

Es handelt sich um eine Extrapolation in einen Bereich, für den bislang kaum Messdaten existieren.

Dass Sonnenstürme grundsätzlich erhebliche Auswirkungen haben können, zeigte bereits das »Carrington-Ereignis« von 1859. Damals wurden Telegrafennetze massiv gestört, während Polarlichter sogar in ungewöhnlich niedrigen Breiten wie Kuba sichtbar waren.

Die neue Studie berechnet allerdings nicht, was ein vergleichbares Ereignis heute konkret anrichten würde.

Maria Walach von der Lancaster University beschreibt die Rolle des Erdmagnetfeldes so:

»Unser Erdmagnetfeld leistet hervorragende Arbeit, um uns vor vielen Auswirkungen des Weltraumwetters zu schützen, die sich oft nur in kleineren Fehlfunktionen oder wunderschönen Polarlichtern äußern. Es gibt jedoch Extremfälle, in denen Satelliten unerwartet zur Erde zurückfallen oder wir Kommunikations- und GPS-Signale verlieren.«

Ausgerechnet bei den gefährlichsten Fällen fehlen die Daten

Und genau hier liegt die größte Unsicherheit der Studie.

Oberhalb von etwa 15 Millivolt pro Meter gibt es bislang zu wenige Beobachtungen, um zuverlässig sagen zu können, ob die geomagnetische Reaktion tatsächlich weiter linear zunimmt.

Eine echte physikalische Sättigung bei noch extremeren Werten schließen die Forschenden deshalb ausdrücklich nicht aus.

Nur liefern die bislang verfügbaren Daten dafür offenbar keinen überzeugenden statistischen Beleg.

Walach betont daher:

»Wenn es keine Obergrenze für die Reaktion unseres Planeten auf den Sonnenwind gibt, muss die Modellierung von Extremfällen dies berücksichtigen, und wir sollten gegenüber den Auswirkungen des Weltraumwetters wachsam bleiben.

Glücklicherweise sind diese extremen Fälle selten, was aber auch bedeutet, dass wir nur wenige verwertbare Daten haben. Erst die Zeit wird zeigen, was bei einem extrem seltenen Ereignis passieren wird.«

Passend zum Thema:

Das klingt zunächst nach einer kleinen Korrektur an einem Modell.

Für die Einschätzung sehr seltener Extremereignisse könnte sie aber durchaus wichtig sein.

Denn wenn die Reaktion der Erde keine feste Obergrenze besitzt, könnten bisherige Modelle besonders heftige Sonnenstürme unterschätzen.

Das eigentliche Problem dabei ist beinahe paradox:

Je gefährlicher und seltener ein Ereignis wird, desto weniger reale Daten besitzen wir darüber.

Und ausgerechnet dort, wo unsere Modelle am dringendsten zuverlässig sein sollten, beginnt der Bereich, in dem wir bislang fast nur noch rechnen können.