Sonnensturm von historischer Stärke – warum es keinen Blackout gab und wann es gefährlich geworden wäre
Der jüngste Sonnensturm hat selbst erfahrene Weltraumwetterforscher in seiner Stärke überrascht und aufhorchen lassen. Mit gemessenen Magnetfeldstärken von rund 91 Nano-Tesla in Erdnähe erreichte der Sturm Werte, wie sie in den Messreihen seit Beginn systematischer Aufzeichnungen in den 1990er-Jahren wahrscheinlich noch nie beobachtet wurden. Astronomen sprechen von einem der stärksten Ereignisse seit Beginn systematischer Aufzeichnungen. Rekordverdächtig war auch die Geschwindigkeit des Sonnensturms, der mit 4,2 Millionen Kilometern pro Stunde auf die Erde zuraste. Dennoch blieb das Schreckensszenario eines großflächigen Stromausfalls bzw. Blackouts aus. Der Grund dafür liegt nicht in der Stärke begründet – der Sturm war vermutlich stark genug hierfür –, sondern in seinen physikalischen Details.
Ein Sonnensturm entsteht meist durch einen koronalen Massenauswurf (CME), bei dem Milliarden Tonnen magnetisierten Plasmas ins All geschleudert werden. Trifft eine solche Plasmawolke die Erde, kann sie das Magnetfeld unseres Planeten massiv stören, wodurch Polarlichter entstehen. Die gemessene Feldstärke von über 90 Nano-Tesla deutet darauf hin, dass enorme Energiemengen freigesetzt wurden. Im ruhigen Sonnenwind liegen die Werte meist bei 5 bis 10 Nano-Tesla.
Doch entscheidend ist nicht nur, wie stark ein Sturm ist, sondern wie sein Magnetfeld ausgerichtet ist. Besonders kritisch ist eine langanhaltende südliche Ausrichtung des von der solaren Plasmawolke mitgeführten Magnetfeldes. In diesem Fall kann es zu einer effektiven Kopplung mit dem Erdmagnetfeld kommen. Dabei handelt es sich um einen Prozess, den Physiker „magnetische Rekonnexion“ nennen. Erst dadurch gelangt die Energie tief in die Magnetosphäre und kann sich auch in den unteren Schichten der Erdatmosphäre ausbreiten und sich negativ auf Stromnetze und andere kritische Infrastruktur auswirken.
Christian Möstl, Forscher von GeoSphere Austria, meinte gegenüber der Presse, dass der Sonnensturm vom Montag zu den schwerwiegendsten Ereignissen der letzten Jahrzehnte geworden wäre, wenn das Magnetfeld der Plasmawolke Richtung Süden ausgerichtet gewesen wäre. Offenbar hatten wir noch einmal Glück gehabt.
Das ungünstigste Szenario
Ein Blackout wäre im Worst Case möglich gewesen, wenn mehrere Bedingungen gleichzeitig erfüllt worden wären: eine sehr hohe Feldstärke, eine über Stunden stabile südliche Magnetfeldkomponente, hohe Geschwindigkeit des Plasmas sowie eine direkte Treffergeometrie auf die Erde. Unter solchen Umständen entstehen starke geomagnetisch induzierte Ströme, die über lange Hochspannungsleitungen fließen und Transformatoren in die Übersättigung treiben und durchbrennen lassen können. Historische Beispiele wie der Québec-Blackout 1989 zeigen, dass regionale Stromausfälle dann realistisch sind.
Beim aktuellen Ereignis fehlte jedoch genau dieser entscheidende Faktor: Die Magnetfeld-Ausrichtung wechselte und blieb nicht dauerhaft südlich. Die Folge waren spektakuläre Polarlichter bis in mittlere Breiten – aber keine kritische Belastung der Stromnetze.
Die Wahrscheinlichkeit für ein Ereignis, das global oder kontinental zu großflächigen Blackouts führt, gilt als sehr gering. Schätzungen aus der Raumwetterforschung gehen davon aus, dass Stürme vom Kaliber eines Carrington-Ereignisses (1859) statistisch nur alle 100 bis 200 Jahre auftreten. Selbst dann ist ein globaler Zusammenbruch moderner Stromnetze nicht automatisch gegeben, da heutige Systeme als robust eingestuft werden und Überlastungs-Frühwarnungen erlauben, schnell zu reagieren. Dennoch bleibt die Möglichkeit bestehen, dass es eines Tages zu einem großangelegten Blackout kommen könnte, der dann nicht in kurzer Zeit behoben werden kann.
Realistischer sind aber lokale oder regionale Effekte: temporäre Störungen von Satelliten, GPS-Ungenauigkeiten, Kurzwellen-Funkprobleme oder vorsorgliche Abschaltungen einzelner Netzkomponenten in hohen Breiten. Auch kurzfristige Spannungsschwankungen in Stromnetzen sind möglich. Solche Effekte werden mit zunehmender Sonnenaktivität häufiger, bleiben aber beherrschbar.
Der jüngste Sonnensturm war außergewöhnlich stark, aber noch kein Beinahe-Blackout, wie es in einigen Medien dargestellt wird. Er zeigt jedoch, wie schwer Vorhersagen zur Stärke eines geomagnetischen Sturms sind und dass die Sonne ungewöhnlich aktiv ist. Tatsächlich ist sie aktiver, als sie es im Zuge ihres Sonnenzyklus derzeit sein dürfte. Sie hält sich nicht an Prognosen der Wissenschaftler und Prognosen haben sich als unzuverlässig erwiesen.