Eine japanische Polarlichtzeichnung, die eine Beobachtung in Okazaki am 4. Februar 1872 zeigt, reproduziert mit freundlicher Genehmigung von Shounji Temple (Kontrast verstärkt). Bildnachweis: Shounji-Tempel
Im November dieses Jahres wurden die Nordlichter ungewöhnlich weit im Süden gesehen, an Orten wie Italien und Texas. Dies war auf die Auswirkungen eines solaren koronalen Massenauswurfs auf das Erdmagnetfeld und die Erdatmosphäre zurückzuführen. Im Vergleich zu einem gewaltigen Sonnensturm im Februar 1872 war dies jedoch geringfügig.
Das Ereignis von 1872 verursachte globale Polarlichter, die sogar in der Nähe des Äquators an Orten wie Bombay und Khartum sichtbar waren. Kürzlich veröffentlichte ein internationales Team von Wissenschaftlern aus neun Ländern eine umfassende Analyse dieses bedeutenden historischen Ereignisses und untersuchte seinen solaren Ursprung und seine weitreichenden Auswirkungen auf die Erde.
Durch diesen Sturm wurde die Telegrafenkommunikation weitgehend unterbrochen, aber in der heutigen technologisch abhängigen Gesellschaft würde ein solcher Sturm die Stromnetze und die Satellitenkommunikation stören. Ihre Ergebnisse bestätigen, dass solche extremen Stürme häufiger vorkommen als bisher angenommen.
Moderne Anfälligkeit für Sonnenstürme
In der modernen Welt sind wir zunehmend auf technologische Infrastrukturen wie Stromnetze, Kommunikationssysteme und Satelliten angewiesen. Diese Abhängigkeit macht uns jedoch zunehmend anfällig für die Auswirkungen großer geomagnetischer Stürme.
„Je länger die Stromversorgung ausfallen könnte, desto mehr wird die Gesellschaft, insbesondere die Menschen in städtischen Gebieten, damit zu kämpfen haben“, erklärt der designierte Assistenzprofessor Hayakawa, der Hauptautor der Studie. Solche Stürme könnten so groß sein, dass sie im schlimmsten Fall das Stromnetz, Kommunikationssysteme, Flugzeuge und Satelliten lahmlegen. „Könnten wir unser Leben ohne eine solche Infrastruktur aufrechterhalten?“ Hayakawa kommentiert: „Nun, sagen wir einfach, es wäre eine große Herausforderung.“
Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe auf der Sonne werden durch „magnetische Wiederverbindung“ verursacht – wenn magnetische Feldlinien entgegengesetzter Richtungen verschmelzen, sich wieder verbinden und auseinanderbrechen, wodurch Explosionen entstehen, die enorme Energiemengen freisetzen. Bildnachweis: NASA Conceptual Image Laboratory
Solche extremen Stürme sind selten. In neueren Studien stechen zwei solcher Stürme hervor: der Carrington-Sturm im September 1859 und der New York Railroad-Sturm im Mai 1921. Die neue Studie legt nahe, dass ein weiterer Sturm, der Chapman-Silverman-Sturm im Februar 1872, ebenfalls als einer dieser Stürme in Betracht gezogen werden sollte diese extremen Ereignisse.
Zu diesem Zeitpunkt war der Sturm groß genug, um sogar in den Tropen die technische Infrastruktur zu beeinträchtigen. Die Telegrafenkommunikation auf dem Unterseekabel im Indischen Ozean zwischen Bombay (Mumbai) und Aden war stundenlang unterbrochen. Ähnliche Unruhen wurden auf dem Festnetz zwischen Kairo und Khartum gemeldet.
Eingehende Analyse durch ein internationales Team
Das multidisziplinäre Team, bestehend aus 22 Wissenschaftlern, wurde von der Nagoya-Universität in Japan (Hisashi Hayakawa), dem US-amerikanischen National Solar Observatory (Edward Cliver) und dem Royal Observatory of Belgium (Frédéric Clette) geleitet. Die 22 Forscher verwendeten historische Aufzeichnungen und moderne Techniken, um den Chapman-Silverman-Sturm von seinem solaren Ursprung bis zu seinen terrestrischen Auswirkungen zu bewerten.
Für den solaren Ursprung griff die Gruppe auf weitgehend vergessene Sonnenfleckenaufzeichnungen aus historischen Archiven zurück, insbesondere auf belgische und italienische Aufzeichnungen. Für terrestrische Auswirkungen nutzten sie Messungen des Erdmagnetfelds, die an so unterschiedlichen Orten wie Bombay (Mumbai), Tiflis (Tiflis) und Greenwich aufgezeichnet wurden, um die zeitliche Entwicklung und Sturmintensität abzuschätzen. Sie untersuchten auch Hunderte von Berichten über visuelle Polarlichter in verschiedenen Sprachen, die durch den Sturm verursacht wurden.
Eine belgische Sonnenfleckenzeichnung, die die Sonnenoberfläche am 3. Februar 1872 zeigt. Bildnachweis: Royal Astronomical Society (RAS MS Bernaerts, v. 3, f. 26)
Einer der interessanteren Aspekte des Sturms von 1872 war, dass er wahrscheinlich von einer mittelgroßen, aber komplexen Sonnenfleckengruppe in der Nähe des Zentrums der Sonnenscheibe stammte, wie Analysen von Sonnenaufzeichnungen aus Belgien und Italien bestätigten. Diese Ergebnisse legen nahe, dass selbst eine mittelgroße Sonnenfleckengruppe einen der extremsten magnetischen Stürme in der Geschichte auslöste.
Umfassende Forschung zu historischen Polarlichtern
Hayakawa und seine Kollegen erweiterten ihre Untersuchungen der historischen Polarlichter, indem sie Aufzeichnungen in Bibliotheken, Archiven und Observatorien auf der ganzen Welt durchforsteten. Sie identifizierten mehr als 700 Polarlichtaufzeichnungen, die darauf hindeuteten, dass der Nachthimmel von den Polarregionen bis zu den Tropen (bis zu ≈ 20° Breite in beiden Hemisphären) von prächtigen Polarlichterscheinungen erhellt wurde.
„Unsere Ergebnisse bestätigen den Chapman-Silverman-Sturm im Februar 1872 als einen der extremsten geomagnetischen Stürme in der jüngeren Geschichte. Seine Größe konkurrierte mit denen des Carrington-Sturms im September 1859 und des NY Railroad-Sturms im Mai 1921“, sagte Hayakawa. „Das bedeutet, dass wir jetzt wissen, dass die Welt in den letzten zwei Jahrhunderten mindestens drei geomagnetische Superstürme erlebt hat. Weltraumwetterereignisse, die solch große Auswirkungen haben könnten, stellen ein Risiko dar, das nicht ausgeschlossen werden kann.“
Eine geografische Zusammenfassung der Polarlichtsichtbarkeit am 4. Februar 1872. Bildnachweis: Hayakawa et al. (2023)
Hayakawa sagte: „Solche Extremereignisse sind selten. Einerseits haben wir das Glück, solche Superstürme in der heutigen Zeit verpasst zu haben. Andererseits zeigt das Auftreten von drei solchen Superstürmen in sechs Jahrzehnten, dass die Bedrohung für die moderne Gesellschaft real ist. Daher ist die Bewahrung und Analyse historischer Aufzeichnungen wichtig, um die Auswirkungen solcher Ereignisse einzuschätzen, zu verstehen und abzumildern.“
Kürzlich wurden Polarlichterscheinungen aus Nordgriechenland und dem Norden der USA beobachtet. Derzeit nähert sich die Sonne dem Maximum des Sonnenzyklus 25, der voraussichtlich im Jahr 2025 eintreten wird, und wir können in den kommenden Jahren mit einer verstärkten Polarlichtaktivität rechnen.
Referenz: „Das extreme Weltraumwetterereignis vom Februar 1872: Sonnenflecken, magnetische Störungen und Polarlichterscheinungen“ von Hisashi Hayakawa, Edward W. Cliver, Frédéric Clette, Yusuke Ebihara, Shin Toriumi, Ilaria Ermolli, Theodosios Chatzistergos, Kentaro Hattori, Delores J . Knipp, Séan P. Blake, Gianna Cauzzi, Kevin Reardon, Philippe-A. Bourdin, Dorothea Just, Mikhail Vokhmyanin, Keitaro Matsumoto, Yoshizumi Miyoshi, José R. Ribeiro, Ana P. Correia, David M. Willis, Matthew N. Wild und Sam M. Silverman, 31. November 2023, Der Astrophysikalisches Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/acc6cc