Home Energie Der nächste „große“ Sonnensturm kann unsere elektrische Infrastruktur stören

Der nächste „große“ Sonnensturm kann unsere elektrische Infrastruktur stören

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  • Sonnenstürme sind ein natürlicher Bestandteil des Lebenszyklus der Sonne.
  • Unser Planet verfügt über einige natürliche Schutzmechanismen gegen die schlimmsten dieser Ereignisse.
  • Unsere Technologie ist jedoch nicht so gut geschützt.

Unsere Sonne ist einer der Hauptgründe für unsere Existenz auf diesem schönen Planeten. Sie heizt uns, versorgt uns mit Energie und wird unseren kleinen blauen Punkt schließlich zerstören, wenn auch erst in einigen Milliarden Jahren. Aber das ist noch nicht das Ende der Geschichte. Von Zeit zu Zeit überflutet uns unsere Sonne auch mit hochgeladenen, schnellen Teilchen, ein Phänomen, das „Weltraumwetter“ genannt wird.


Im schlimmsten Fall kann sie sogar Satelliten beschädigen und Stromausfälle auf der Erde verursachen! Aber Sie fragen sich vielleicht, wie genau die Sonne die Erde auf diese Weise beeinflusst?

Die Sonne schleudert kontinuierlich Gas und Partikel in einem konstanten Strom von Teilchen ins All, der als Sonnenwind bekannt ist. Die Teilchen, aus denen dieser „Wind“ besteht, stammen aus der Korona der Sonne, ihrer erhitzten äußeren Atmosphäre. Da diese Teilchen in der Regel geladen sind, können sie theoretisch alle elektrischen Systeme, auf die sie treffen, ernsthaft stören. Und nicht nur das: Diese Teilchen bewegen sich mit bis zu einer Million Meilen pro Stunde auf die Erde zu.

Das mag zwar bedrohlich klingen, aber unser Heimatplanet verfügt über einen starken natürlichen Schutz, der alles auf seiner Oberfläche schützt: das Magnetfeld der Erde, die Magnetosphäre. Auch die Erdatmosphäre wirkt wie eine riesige Gasdecke. Unser Magnetfeld und unsere Atmosphäre, die zusammen wie ein gigantischer planetarischer Schutzschild wirken, schützen uns weitgehend vor dem Bombardement durch den Sonnenwind.

Der Zeitpunkt und die Intensität von Sonnenstürmen sind Gegenstand wissenschaftlicher Vorhersagen, ähnlich wie wissenschaftliche Vorhersagen zur Erstellung von Wettervorhersagen für das Wetter auf der Erde verwendet werden.

Tatsächlich betreiben die NASA und andere Behörden eine Reihe von Instrumenten, die die Sonne und das Weltraumwetter im Auge behalten.

Das Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) der NASA zum Beispiel verfolgt koronale Massenauswürfe. Andere Satelliten, wie das Solar Dynamics Observatory (SDO) und der Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) R-Serie der NOAA, verfolgen die Sonne und suchen nach Sonnenstürmen und Schwankungen im Sonnenwind. Diese liefern den Wissenschaftlern die Daten, die sie benötigen, um Alarme auszusenden, die helfen könnten, Schäden zu verhindern.

Wie beschädigen Sonnenstürme die Elektronik?

Wie bereits erwähnt, bestehen Sonnenstürme (insbesondere solche, die durch Sonneneruptionen oder CMEs entstehen) aus Massen geladener und sich schnell bewegender Teilchen. Wenn große Stürme auf die Erde gerichtet sind, können sie ähnlich wie ein elektromagnetischer Impuls (EMP) ein Chaos in der Elektronik verursachen, was auch oft geschieht.

Alle Arten von Empfängern sind anfällig für EMPs, was Telekommunikationsgeräte anfällig für solche Ereignisse macht. Elektronische Geräte, die in den Bereichen Radar und elektronische Kriegsführung, Satelliten-, Mikrowellen-, UHF-, VHF-, HF- und Low-Band-Kommunikation sowie in der Fernsehtechnik eingesetzt werden, könnten daher von einem EMP betroffen sein.

Anfällig sind auch Fahrzeuge mit elektronischen Zündsystemen und Zündchips.

Eisenbahnschienen, große Antennen, Rohrleitungen, Kabel, Drähte in Bauwerken und Metallzäune sind einige weitere bedeutende EMP-Sammler. Auch wenn die darunter liegenden Objekte teilweise durch den Boden vor einem EMP geschützt sind, können sie dennoch als Kollektoren wirken, die die EMP-Energie an eine größere Einrichtung weiterleiten können.

Kann man also etwas tun, um dies zu verhindern?

Die beiden wichtigsten Methoden zum Schutz vor EMP-Effekten sind Schutz und Härtung.

Die Abschirmung mit Metall ist die erste Technik. Dabei handelt es sich um ein durchgehendes Stück Metall, z. B. Stahl oder Kupfer, das empfindliche elektronische Geräte wirksam umschließt und sie vor den schlimmsten Auswirkungen von EMPs schützt. Die Löcher in der Abschirmung müssen jedoch kleiner sein als die Wellenlänge der Strahlung, die abgehalten werden soll, sonst bildet die Abschirmung keine ununterbrochene leitende Oberfläche.

Kann eine Sonneneruption das Stromnetz zerstören?

Extremes Weltraumwetter hat das Potenzial, Stromnetze und andere lebenswichtige Infrastrukturen ernsthaft zu beschädigen, Satelliten auszuschalten oder sogar zu zerstören und die Kommunikation zu stören. Nach Ansicht von Experten ist es äußerst schwierig, das genaue Ausmaß der Schäden und die Auswirkungen auf die Stromnetze im schlimmsten Fall vorherzusagen. Dennoch ist jede Risikobewertung besser als gar keine. Das Stromnetz ist besonders anfällig für solares Wetter.

Die Überwachung und das Verständnis der Sonnenaktivität ist an sich schon eine Herausforderung, und ortsspezifische Elemente wie die lokale Geologie und der Netzaufbau wirken sich auf die kurz- und langfristigen Kosten von Stromausfällen und Infrastrukturschäden aus.

Und dies ist nicht nur ein hypothetisches Problem. In der Vergangenheit hat es bereits einige schwere Stromausfälle gegeben.

Hydro-Québec, ein öffentliches Versorgungsunternehmen, fiel in den frühen Morgenstunden des 13. März 1989 aus. Neun Stunden lang war die Provinz Québec ohne Strom, wodurch zahlreiche Bereiche des täglichen Lebens in der Gesellschaft beeinträchtigt wurden.

Als Ursache für den Stromausfall wurde schnell eine gewaltige Sonneneruption ausgemacht, die am 10. März auftrat und eine riesige Wolke aus Sonnenplasma auf die Erde schickte. Der daraus resultierende Stromausfall war die direkte Folge des Weltraumwetters. Ursprünglich hieß es: „OK, es gab viel Aktivität auf der Sonne und dann einen großen magnetischen Sturm, und eine Reihe von Stromsystemen hatte Probleme“, aber es gab nicht viele Details“, erklärte David Boteler, Wissenschaftler beim Canadian Hazards Information Service der Regierungsbehörde National Resources Canada.

„Wenn wir versuchen, eine rückblickende Untersuchung durchzuführen, sind wir uns dieses Mangels an Daten sehr bewusst, und es wurde viel Arbeit geleistet, um die Lücken zu füllen“, fügte er hinzu,

Und das war nicht das Schlimmste, was wir je gesehen haben.

Anstelle der üblichen drei oder vier Tage erreichte der koronale Massenauswurf (CME) die Erde in etwa 17 Stunden. Dieses Ereignis führte zu dem vermutlich größten geomagnetischen Sturm, der jemals beobachtet wurde.

Während des Ereignisses wurden überall auf der Welt Polarlichter gesichtet. Sowohl in Europa als auch in Nordamerika kam es zu einem Ausfall des Telegrafensystems. Glücklicherweise waren die Gesellschaften damals jedoch weniger auf elektronische Geräte angewiesen als heute.

Am 28. August 1859 ereignete sich der bedeutendste jemals aufgezeichnete Sonnenausbruch. Dieses Ereignis, das oft als „Solarer Supersturm von 1859“ oder „Carrington-Ereignis“ bezeichnet wird, nachdem der Amateurastronom Richard C. Carrington es beobachtet und dokumentiert hatte, schrieb Geschichte.

„Es handelt sich nicht um einen gewöhnlichen magnetischen Sturm“, sagte Boteler. „Wir glauben, dass der Stromausfall bei Hydro-Québec durch den Schock des zweiten CME verursacht wurde.

Der Stromausfall bei Hydro-Québec ist ein warnendes Beispiel dafür, dass wir möglicherweise noch nicht genug über das Weltraumwetter wissen, um ähnliche geomagnetische Stürme vorherzusagen, zu verhindern oder zumindest schnell zu beheben. Er ist in der Tat das Standardbeispiel dafür, wie die Sonnenaktivität das Leben auf der Erde unterbrechen kann.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich um den 25. Zyklus seit Beginn der umfassenden Aufzeichnungen der Sonnenfleckenaktivität im Jahr 1755. Die minimale geglättete Sonnenfleckenzahl lag bei 1,8, als er im Dezember 2019 offiziell begann. Es wird erwartet, dass er bis etwa 2030 andauern wird.

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