Was sind Sonnenzyklen, und wie beeinflussen sie das Wetter?

Sowohl das Weltraumwetter als auch das Wetter auf der Erde – das Wetter, das wir an der Oberfläche spüren – werden von den kleinen Veränderungen beeinflusst, die die Sonne während ihres Sonnenzyklus durchläuft.

Was ist der Sonnenzyklus?

Die einfachste Definition des Sonnenzyklus lautet: „Der Sonnenzyklus ist der Zyklus, den das Magnetfeld der Sonne etwa alle 11 Jahre durchläuft.“

Lassen Sie uns erklären: Denken Sie daran, dass die Sonne ein heißer Ball aus glühenden, elektrisch geladenen Gasen ist. Die hohen Temperaturen der Sonne bewirken, dass sich diese elektrisch geladenen Gase ständig bewegen und dabei Bereiche mit starken magnetischen Kräften oder Feldern erzeugen. Diese Bewegung erzeugt eine Menge Aktivität auf der Sonnenoberfläche, die als Sonnenaktivität bezeichnet wird.

In Bereichen, in denen die Magnetfelder besonders stark sind, können wir einen schwarzen Fleck – einen Sonnenfleck – auf der Sonnenoberfläche entstehen sehen. Dies ist ein Anzeichen für einen Sonnensturm und eine hohe Aktivität unter der Oberfläche. Mehr Sonnenflecken bedeuten mehr Sonnenaktivität.

Es scheint eine Ebbe und Flut oder einen „Zyklus“ für diesen magnetischen Fluss und die Bewegung zu geben. Es ist seit langem bekannt, dass die Gesamtzahl der Sonnenflecken mit einer etwa 11-jährigen Wiederholung variiert, die als Sonnenzyklus bekannt ist – von niedrig zu hoch und dann hoch zu niedrig. Der Höhepunkt der Sonnenfleckenaktivität wird als Sonnenmaximum und der Tiefpunkt als Sonnenminimum bezeichnet.

Anmerkung: Die exakte Länge des Zyklus beträgt nicht immer 11 Jahre; er war schon so kurz wie acht Jahre und so lang wie 14 Jahre.

Elf Jahre im Leben der Sonne von 1980 (Beginn des solaren Maximums) über 1986 (nahe dem Minimum) bis 1989 (wieder nahe dem Maximum). Credit: NASA

Sonnenstürme, Flare-Ups und Eruptionen!

Unser brennender Stern mag wie ein konstanter, unveränderlicher Ball erscheinen, der immer gleich aussieht. Doch genau wie der Planet Erde hat auch die Sonne Wetter. Sie hat riesige Stürme! Sie flackert auf! Sie stößt riesige Gasblasen von der Oberfläche in Richtung Weltraum und unseren Planeten aus. Hier sind einige Definitionen:

• Sonnenflecken zeigen aktive Magnetfelder an. Die dunklen Flecken sind kühler als die umliegenden Bereiche. Betrachten Sie sie als Kappen eines magnetischen Sturms, der sich direkt unter der Sonnenoberfläche zusammenbraut. Die Magnetfelder der Sonne bewegen sich, werden verdreht und konzentrieren sich in diesen Regionen. Erfahren Sie mehr unter „Was sind Sonnenflecken?“
• Sonneneruptionen erscheinen als Lichtblitze auf der Sonne und sind mit Sonnenflecken verbunden. Gelegentlich, wenn sich starke Magnetfelder wieder verbinden, explodieren sie und durchbrechen die Sonnenoberfläche! Es kommt zu einem plötzlichen Ausbruch von Lichtenergie und Röntgenstrahlung. Flares werden nach ihrer Stärke klassifiziert. Die kleinsten sind die der B-Klasse, gefolgt von C, M und X, den größten. Flares der M-Klasse können kurze Radio-Blackouts an den Polen und kleinere Strahlungsstürme verursachen, die Astronauten gefährden können.
• Koronale Massenauswürfe (CMEs) sind massive Teilchenwolken, die sich im Weltraum ausbreiten! Große Stücke magnetischer Energie werden von der Sonne mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Millionen Stundenkilometern in den interplanetaren Raum geschleudert. CMEs können auftreten, wenn Filamente/Prominenzen instabil werden und von der Sonne wegfliegen. Wir nennen dies eine Filament-/Prominenzeruption.
• Andere Sonnenereignisse sind Sonnenwindströme, die aus den koronalen Löchern auf der Sonne kommen, und solare energetische Teilchen, die hauptsächlich von CMEs freigesetzt werden.

Solare Eruptionen, CMEs und andere Explosionen neigen dazu, in der Nähe von Sonnenfleckengruppen aufzutreten, wenn die Sonne besonders aktiv ist. Natürlich fällt diese Sonnenaktivität mit dem Sonnenmaximum zusammen.

Sonneneruptionen und CMEs

Warum gibt es den Sonnenzyklus?

Die Sonne durchläuft diese Zyklen aufgrund ihrer magnetischen Natur. Die Sonne selbst hat einen magnetischen Nord- und einen Südpol.

Da die Gase der Sonne ständig in Bewegung sind, wird das magnetische Material ständig verheddert, gedehnt und verdreht. Im Laufe der Zeit führen diese Bewegungen schließlich dazu, dass sich die Pole umkehren.

Durch diese Polumkehrung entsteht der Sonnenzyklus! Etwa alle 11 Jahre wird der Norden zum Süden und der Süden zum Norden.

Die Pole kehren wieder dorthin zurück, wo sie begonnen haben, was den vollen Sonnenzyklus zu einem 22-jährigen Phänomen macht.

Wie beeinflusst die Sonnenaktivität das Wetter?

Die Sonne beeinflusst sowohl das Wetter als auch die Technik (von der wir zunehmend abhängig sind) hier auf der Erde. Zum Beispiel:

• GPS, Satelliten und andere High-Tech-Systeme im Weltraum können von einer aktiven Sonne beeinflusst werden. Einige dieser Systeme sind nicht durch die atmosphärischen Schichten der Erde geschützt, so dass große Sonneneruptionen das Potenzial haben, Schäden in Milliardenhöhe an der Hightech-Infrastruktur der Welt zu verursachen – von der GPS-Navigation über Stromnetze und den Flugverkehr bis hin zu Finanzdienstleistungen.
• Strahlungsgefahren für Astronauten können durch eine ruhige Sonne verursacht werden. Schwache Sonnenwinde lassen mehr galaktische kosmische Strahlung in das innere Sonnensystem eindringen. Auch Piloten und Crew von Fluggesellschaften können bei Sonnenstürmen eine höhere Strahlendosis abbekommen.
• Auch das Wetter auf der Erde kann betroffen sein. Laut Bob Berman, Astronom für The Old Farmer’s Almanac, sind NOAA-Wissenschaftler inzwischen zu dem Schluss gekommen, dass vier Faktoren die globalen Temperaturen bestimmen: der Kohlendioxidgehalt, Vulkanausbrüche, das pazifische El-Niño-Muster und die Aktivität der Sonne.
• Globale Klimaveränderungen, einschließlich langfristiger Perioden globaler Kälte, Regenfälle, Dürren und anderer Wetterveränderungen, können auch von der Aktivität des Sonnenzyklus beeinflusst werden.

Gemälde von Abraham Hondius, „The Frozen Thames, looking Eastwards towards Old London Bridge“, 1677. Bildnachweis: Museum of London.

Das Maunder-Minimum und die „Kleine Eiszeit“

Zeiten mit geringerer Sonnenaktivität scheinen in der Geschichte mit Zeiten globaler Kälte zu korrespondieren. Das berühmteste Beispiel ist die „Kleine Eiszeit“

• Zwischen 1645 und 1715 – während des so genannten „Maunder-Minimums“ – waren Sonnenflecken äußerst selten.
• Insbesondere gab es nur etwa 50 Sonnenflecken (statt der üblichen 40 bis 50 Tausend) und strenge Winter.
• Für 70 Jahre sanken die Temperaturen um 1,8 bis 2,7 Grad Fahrenheit.
• Sieben Jahrzehnte eisigen Wetters, die mit der kältesten Periode der Kleinen Eiszeit korrespondierten, führten zu kürzeren Jahreszeiten und schließlich zu Nahrungsmittelknappheit.

Umgekehrt korrespondierten Zeiten erhöhter Sonnenaktivität mit der globalen Erwärmung. Während des 12. und 13. Jahrhunderts war die Sonne aktiv, und das europäische Klima war recht mild.

Experten wissen jedoch nicht genau, was die Kleine Eiszeit verursacht hat; Theorien legen nahe, dass sie wahrscheinlich auf eine Kombination von Ereignissen zurückzuführen ist. Einige Wissenschaftler erforschen andere Faktoren, wie z. B. erhöhte vulkanische Aktivität, die mit der Zeit des Maunder-Minimums korrespondierten.

In welchem Sonnenzyklus befinden wir uns jetzt?

Wir sind jetzt im Sonnenzyklus 25. Die Aufzeichnung der Sonnenzyklen begann 1755 mit dem Solarzyklus 1.

Im Dezember 2019 erreichten die Sonnenfleckenzahlen das solare Minimum und den „Tiefpunkt“ und die Sonne ging vom Zyklus 24 in den Zyklus 25 über. Das solare Maximum oder Maximum wird für Juli 2025 vorhergesagt.

• Mit solarem Minimum ist die niedrigste Anzahl von Sonnenflecken gemeint. Nach einigen Jahren hoher Aktivität wird die Sonne mit weniger oder fast keinen Sonnenflecken herunterfahren. Die Temperatur kühlt ab.
• Umgekehrt ist das Sonnenmaximum die höchste Anzahl von Sonnenflecken in einem bestimmten Zyklus. Ein neuer Zyklus beginnt mit einem „solaren Maximum“, das mit Sonnenstürmen und Sonnenflecken übersät ist. Die Temperatur erwärmt sich.

Da sich die Zyklen überschneiden können, kann es eine Herausforderung sein, vorherzusagen, wann ein neuer Zyklus beginnt. Es gibt jedoch einige Anhaltspunkte. Zum Beispiel bilden sich Sonnenflecken tendenziell näher am Äquator der Sonne, wenn der Zyklus ausläuft (und in höheren Breiten, wenn ein neuer Zyklus beginnt). Wissenschaftler messen die Sonnenzyklen, indem sie die Anzahl der Sonnenflecken, die auf der Sonnenoberfläche erscheinen, verfolgen und auch die Position notieren. Ein neuer Sonnenzyklus gilt als begonnen, wenn sich Sonnenflecken in höheren Breitengraden gruppieren und die magnetischen Polaritäten der führenden Flecken denen des vorherigen Zyklus entgegengesetzt sind.

Wird der Solarzyklus 25 ruhig oder wild? Sehen Sie sich die Vorhersagen für den Solarzyklus 25 an.