Die vielfältige Beziehung zwischen Sonne und Erde - Panorama

Ein anderes spannendes Phänomen ist erst erkennbar seit Forschungsraketen und -satelliten die irdische Atmosphäre verlassen konnten. Jeder weiß, dass die Sonne die Erde erleuchtet und erwärmt, dass sich so gut wie alle Pflanzen unmittelbar, alle Tiere und Menschen mindestens mittelbar von Substanzen ernähren, die nur unter Mitwirkung des Sonnenlichts gebildet werden können; auch, dass die Energien, die in Kohle, Erdöl, Erdgas und anderen fossilen Energieträgern stecken, unter der Mitwirkung der Sonne gespeichert wurden, dass der Kreislauf des Wassers, das Wettergeschehen und die Gezeiten ebenfalls von der Einwirkung der Sonne abhängig sind. Die Sonne ist ein sehr aktiver Stern. Immer wieder sorgen heftige Eruptionen für Partikelstürme, die ins All abdriften und auch auf die Erde prallen. Viele dieser Teilchen werden vom Magnetfeld unschädlich gemacht, wieder andere sorgen für Nordlichter und die unterschiedlichsten Störungen. Erdmagnetische Stürme Weit weniger bekannt, teilweise auch erst in jüngster Zeit erforscht, sind die Wirkungen, die von Änderungen des Solarmagnetfeldes und vor allem von der solaren Korpuskularstrahlung ausgehen. Störungen des irdischen Magnetfeldes gehören hierher, von leichten periodischen Änderungen über Stunden oder Tage dauernde und periodische Störungen bis hin zu schweren &bdquo;erdmagnetischen Stürmen“, die ein bis zwei Tage nach dem Aufleuchten heftiger Eruptionen auftreten. Diese Zeit benötigen die von der Sonne ausgestoßenen Teilchen offenbar für ihre Reise zur Erde. Die Störungen des irdischen Funkverkehrs gehören ebenfalls hierher, und es ist mindestens wahrscheinlich, dass die Großwetterlagen und manche Wachstumsvorgänge von der Sonnenaktivität und ihren Schwankungen beeinflusst werden. An dieser Stelle sei jedoch ein anderes Phänomen hervorheben, das erst erkennbar geworden ist, seit Forschungsraketen und -satelliten, die irdische Atmosphäre verlassen konnten. Der erste Satellit, den die Amerikaner in eine Umlaufbahn brachten, er hieß Explorer I (gestartet im Jahr 1958) – zwei sowjetische Sputniks waren ihm vorausgegangen – erbrachte Hinweise darauf, dass ab etwa 1000 Kilometer Höhe über der Erde eine Zone intensiver harter Strahlung beginnt, die in etwa 5000 Kilometern Höhe ihr Maximum erreicht. Dieser Gürtel, der die Erde längs des Äquators umgibt und ein zweiter, dessen Maximum etwa in 20.000 Kilometer Abstand um die Erde liegt, wurden Van-Allen-Gürtel getauft nach dem US-amerikanischen Physiker, der die Mitnahme eines Geiger-Zählrohrs an Bord von Explorer I vorgeschlagen und durchgesetzt hatte. Die Protonen und freien Elektronen in diesem Gürtel stammen größtenteils von der Sonne. Die Sonne stößt sie mit ihrer Geschwindigkeit von 400 km/sec und darüber bei Eruptionen senkrecht nach außen ab. Die Drehung der Sonne bewirkt, dass sie sich ähnlich im Raum verteilen wie Wassertropfen auf einem sich drehenden Rasensprenger. Van-Allen-Gürtel als Schutzschild Da die Wolke aus Protonen, Elektronen und anderen Partikeln, insbesondere Helium-Ionen sich auf jeden Fall bis zur Erde ausdehnt - denn Ihre Teilchen sind ja in Erdnähe feststellbar - drängen sich zwei Fragen auf: Einerseits: Warum versammeln sich die Teilchen in ihrer großen Mehrzahl jedenfalls in respektvollem Abstand von der Erde? Andererseits: Wieviel weiter als bis in Erdnähe mag sich die Sonnenwolke ausdehnen? Auf die erste Frage lässt sich eine eindeutige Antwort geben: Das Magnetfeld der Erde schirmt diese gegen die auch als Sonnenwind bezeichnete Korpuskularstrahlung ab. Korpuskularstrahlen [von latein. corpusculum = Körperchen] sind Teilchenstrahlen und umfassen alle Strahlenarten, die aus bewegten Teilchen (Korpuskel) bestehen, z.B. die Alphastrahlen und die Betastrahlen. Die Wissenschaft bezeichnet damit jegliche Bestrahlung, auch ionisierende Strahlen, Kosmische Strahlung, wie auch Schwerionenstrahlung. Bis zu einer bestimmten Höhe ist es so stark, dass eine Kraftlinien – einem unsichtbaren Käfig gleich – die Korpuskularstrahlung am weiteren Vordringen behindert. Bis zu einer bestimmten Höhe - warum so vage? Weil diese Höhe nicht konstant ist. Sie schwankt vielmehr etwa zwischen 40.000 und 80.000 Kilometer Entfernung von der Erdoberfläche. Und zwar wird dieser durch das Magnetfeld abgeschirmte Raum - auch Magnetosphäre genannt – offenbar zusammengedrückt, wenn besonders starke Partikelströme von außen auf ihn drücken. Demnach dehnt er sich wie ein mit Federkern versehenen Polster wieder aus. Die Partikeln solaren Ursprungs tanzen und toben - man ist versucht das so zu bezeichnen - in ohnmächtiger Wut auf den Deckel dieses magnetischen Käfigs. Könnten sie ihn durchdringen, würden sie alles Leben auf der Erde töten, und zwar maßgeblich rascher, sehr viel schneller als der Kältetod, der uns bei einem plötzlichen Erlöschen der Sonne bevorstünde. Sonnenwinde rasen durch das All Die Vermutung liegt nahe, dass Planeten, die keinen zweites Magnetfeld besitzen, aus diesem Grund als mögliche Träger außerirdischen Lebens ausscheiden. Die Antwort auf die zweite Frage ist nicht so gut gesichert. Da die fernen Regionen unseres Sonnensystems noch nicht von Messsonden erreicht wurden, haben wir keine eindeutigen Beweise dafür, dass der Sonnenwind bist dorthin weht. Die Frage mithilfe theoretischer Erwägung und Berechnung zu beantworten, ist schwierig, denn es ist schwer, den bremsenden Einfluss abzuschätzen, den die im interplanetarischen Raum sehr dünn verteilte Materie ausübt, zumal sie nicht völlig gleichmäßig verteilt sein muss, sondern auch in Schwaden vorkommt. Ebenso schwer ist es, den etwaigen bremsenden Einfluss magnetischer Kraftfelder abzuschätzen, zumal solche Felder ihre Lage im Raum ständig verändern. Da die Teilchen, aus denen der Sonnenwind besteht, ionisiert und damit elektrisch nicht neutral sind, können sie von magnetischen Feldern beeinflusst werden. Trotz dieser unsicheren Grundlagen spricht einiges für die Annahme, dass der Sonnenwind bis zu Entfernungen von 10 - 20 AE (die Astronomische Einheit, abgekürzt AE, ein Längenmaß in der Astronomie: eine AE misst exakt 149 597 870 700 Meter, ungefähr der mittlere Abstand zwischen Erde und Sonne) wirksam ist. In diesem Fall müssen die der Erde entstammenden Partikel irgendwo auf die ruhende Materie treffen. Trotz der äußerst dünnen Verteilung sowie dieser Materie wie der Partikel des Sonnenwindes bilden sich in dieser Grenzzone wahrscheinlich eine Art Schutzzone heraus, welche die von Quellen außerhalb des Sonnensystems stammenden &bdquo;kosmischen Strahlung“ – die energiereichste Strahlung, die wir kennen, ihre Teilchen bewegen, sich fast mit Lichtgeschwindigkeit – bremst, ablenkt oder reflektiert. Dass dies so ist, darauf deuten Schwankungen in der Intensität, die der bei uns trotz der Schutzwirkung eintreffende Anteil der Kosmischen Strahlung aufweist. Es scheint, dass diese Intensität immer dann nachlässt, wenn eine starke Eruption auf der Sonne den Schutzschild verstärkt hat. Eine Erscheinung, die mit dem magnetischen Schutzkäfig der Erde vergleichbar ist. Gravitation der Sonne hält alle im Bann Diese Erwägung liefert uns ein Bild des Sonnensystems, in dem das Zentralgestirn nicht nur alle Körper des Systems vom Jupiter bis zum Staubkorb unter seine Gravitation zusammenhält, sondern sie zugleich mittels des Sonnenwindes in eine Wolke einhüllt und an deren Grenzen durch einen kosmischen Schild vor der tödlichen Kosmische Strahlung aus den Tiefen des Weltraums schützt. Doch Anomalien im Magnetfeld der Erde geben Forschern Rätsel auf: Seit Beginn der Beobachtungen des Magnetfeldes aus den vergangenen 150 Jahren zeigen, dass die Stärke des Magnetfeldes während dieser Zeit eigentlich kontinuierlich abgenommen hat. Satellitenmessungen, während der letzten beiden Jahrzehnte weisen ebenfalls auf eine Abschwächung des Erdmagnetfeldes hin, die im Nordatlantik bei etwa 1 Prozent pro Jahr liegt. Unmittelbare Folgen sind schon heute Schäden an Satelliten, die durch Kosmische Strahlung an bestimmten Passagen auf deren Umlaufbahn um die Erde besonders heftig ausfallen. Alles deutet auf eine plötzliche Umpolung der Erde hin, die wohl in den nächsten 700-1000 Jahren erfolgt. Was dann mit den Bewohnern der Erde geschieht, ist derzeit noch nicht klar.