Selbst „mäßig intensive“ geomagnetische Stürme, Störungen des Erdmagnetfelds, die durch geladene Teilchen und die magnetische Energie der Sonne verursacht werden, können viel mehr Energie transportieren als bisher angenommen. Dies stellt das Verständnis der Wissenschaftler darüber, wie diese Weltraumwetterereignisse entstehen und wie ihre Stärke gemessen wird, in Frage.
Die Kraft von Sonnenstürmen und ihre Auswirkungen auf die Erde
Die extremsten Sonnenstürme, die die Erde je getroffen haben, könnten größere Auswirkungen auf Satelliten, Stromnetze und Kommunikationssysteme haben als bisher angenommen.
Forscher haben Hinweise darauf gefunden, dass die scheinbare Obergrenze der Erdreaktion auf die stärksten Sonnenstürme eher ein Artefakt der Messmethode als eine tatsächliche physikalische Grenze sein könnte. Sollten sich diese Ergebnisse bestätigen, legen sie nahe, dass seltene geomagnetische Stürme, die nur etwa einmal alle tausend Jahre auftreten, einen größeren Einfluss auf moderne Technologien haben könnten als bisher angenommen.
„Das Magnetfeld unseres Planeten schützt uns bemerkenswert gut vor vielen Weltraumwetterereignissen, sodass diese sich oft nur als Störungen oder spektakuläre Polarlichter äußern“, sagte Maria Valach, Mitautorin der Studie von der Universität Lancaster. „Extremfälle kommen jedoch vor.“ Die Ergebnisse der Studie wurden am 15. Juli 2026 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Sonnenstürme entstehen, wenn Sonneneruptionen wie koronale Massenauswürfe und Sonneneruptionen Wolken geladener Teilchen freisetzen, die auf die Erde zurasen. Sie können zwar spektakuläre Polarlichter erzeugen, aber auch Satelliten, GPS, Funkverbindungen und Stromnetze stören.
Die Geschichte hat gezeigt, welchen Schaden selbst weniger heftige Stürme anrichten können. Das Carrington-Ereignis von 1859, der stärkste geomagnetische Sturm der Geschichte, legte weltweit Telegrafensysteme lahm und verlagerte die Polarlichter von ihren üblichen hochgelegenen Regionen nahe der Arktis und Antarktis in die südlichen Tropen. Ein weiterer starker Sturm im Jahr 1989 führte zum Zusammenbruch des Stromnetzes in Québec, wodurch Millionen Menschen ohne Strom waren, und die „Halloween-Stürme“ von 2003 beeinträchtigten Satelliten, GPS und Funkverbindungen.
Nahaufnahme eines Sonnensturms. NASA/SDO
Die Studie legt zwar nicht nahe, dass ein beispielloser Sonnensturm unvermeidlich ist, aber sie deutet darauf hin, dass Wissenschaftler möglicherweise überdenken müssen, wie sie die Schwere selbst der seltensten Ereignisse einschätzen – eine Aufgabe, die immer wichtiger wird, da die moderne Gesellschaft zunehmend auf Satelliten und andere anfällige Technologien angewiesen ist.
Forscher haben eine scheinbare Obergrenze an dem Punkt identifiziert, an dem die meisten Sonnenwindmessungen durchgeführt werden. Viele Beobachtungen extremer Ereignisse stammen von Raumsonden in der Nähe des Lagrange-Punktes L1 (Lagrange-Punkt 1) des Sonne-Erde-Systems, der sich etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt befindet. Da der stärkste Sonnenwind typischerweise etwas abschwächt, bevor er die Erde erreicht, kann der Vergleich von Messungen am L1-Punkt mit den Bedingungen auf der Erde den Eindruck erwecken, dass die obere Erdatmosphäre nicht mehr auf den zunehmenden Sonnenwind reagiert, obwohl dies nicht der Fall ist.
Um diese Hypothese zu überprüfen, analysierte das Team über eine Million Sonnenwindmessungen, die von NASA-Raumsonden in deutlich geringerer Erdumlaufbahn aufgezeichnet wurden, wo der Sonnenwind direkt mit dem Magnetfeld unseres Planeten interagiert. Diese Beobachtungen zeigten, dass die elektrischen Ströme in der oberen Erdatmosphäre parallel zur Verstärkung des Sonnenwinds weiter zunahmen, ohne dass die zuvor angenommene Obergrenze erreicht wurde. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass außergewöhnlich starke Sonnenstürme stärkere geomagnetische Störungen erzeugen und größere Auswirkungen auf Satelliten, Kommunikationssysteme und Stromnetze haben könnten als bisher angenommen.
„Glücklicherweise sind solche Extremereignisse selten, aber das bedeutet auch, dass uns nur begrenzte Daten zur Verfügung stehen, und erst die Zeit wird zeigen, was im Falle eines Jahrhundert-Extremereignisses passieren wird“, sagte Walach in einer Erklärung.
Die Studie wird durchgeführt, während sich die Sonne dem Höhepunkt ihres etwa elfjährigen Sonnenzyklus nähert, dem sogenannten Sonnenmaximum. In dieser Phase treten Sonnenflecken, Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe häufiger auf. Im aktuellen Zyklus haben starke geomagnetische Stürme wiederholt Polarlichter weit über ihren üblichen Polarhimmel hinausgetragen.
Im Mai 2024 erhellte der stärkste geomagnetische Sturm seit über zwei Jahrzehnten den Himmel über weiten Teilen der USA und Europas und verursachte zeitweise Störungen im Hochfrequenzfunk, bei GPS-Navigationsgeräten und einigen Satellitensystemen. Obwohl dieses Ereignis beträchtlich war, war es weitaus schwächer als das Carrington-Ereignis – oder selbst als die selteneren Stürme, deren Möglichkeit neuerer Forschungen nahegelegt wird.
Ein seltenes violettes Polarlicht über Nordjapan könnte ein Hinweis darauf sein, dass manche Sonnenstürme stärker sind, als Wissenschaftler bisher angenommen haben.
Forscher, die schwache rote Polarlichter über Japan im Juni 2024 untersuchten, stellten fest, dass sich das Phänomen deutlich höher in die Erdatmosphäre ausdehnte als erwartet und Höhen von etwa 500 bis 800 Kilometern erreichte – ungewöhnlich hoch für einen Sturm, der anhand herkömmlicher geomagnetischer Indizes nicht als besonders stark eingestuft wurde, wie die Universität Hokkaido mitteilte. Ihre Ergebnisse wurden am 19. Mai 2026 im „Journal of Space Weather and Space Climate“ veröffentlicht.
Die Entdeckung legt nahe, dass selbst „mäßig intensive“ geomagnetische Stürme – Störungen des Erdmagnetfelds, die durch geladene Teilchen und die magnetische Energie der Sonne verursacht werden – viel mehr Energie enthalten könnten als bisher angenommen. Dies stellt das Verständnis der Wissenschaftler darüber, wie diese Weltraumwetterereignisse entstehen und wie ihre Stärke gemessen wird, in Frage.
„Ich war wirklich überrascht, da ich selbst bei nur mäßig starken Stürmen keine so hohe Polarlichtaktivität erwartet hatte“, sagte Tomohiro M. Nakayama, Hauptautor der Studie, in einer Erklärung. „Dies deutet darauf hin, dass diese Stürme möglicherweise tatsächlich stärker sind, als herkömmliche Indizes vermuten lassen.“
Die Aurora borealis erscheint typischerweise in Polnähe als helles, schimmerndes Licht, das durch die Kollision geladener Teilchen der Sonne mit Gasen in der oberen Erdatmosphäre entsteht. Tritt sie weiter südlich auf, beispielsweise in Japan, ist sie meist mit starken geomagnetischen Stürmen verbunden und findet in geringeren Höhen von etwa 200 bis 400 Kilometern statt.
Das am 28. Juni 2024 in Yoichi, Hokkaido, Japan, beobachtete Polarlicht in niedrigen Breitengraden ist ein seltenes rotes Leuchten, das sich während eines geomagnetischen Sturms über den Nachthimmel erstreckte. Wissenschaftler vermuten, dass dieser Sturm unerwartet große Höhen in der oberen Erdatmosphäre erreichte. (Tomohiro M. Nakayama)
Über Hokkaido, Japan, wurde ein ungewöhnliches Polarlicht fotografiert: Beobachter fingen ein diffuses, rotes Leuchten ein, das tief am Horizont hing. Anders als die leuchtend grünen Schleier, die man typischerweise mit Nordlichtern verbindet, erschien dieses Polarlicht als sanfter, purpurroter Schleier, der sich über den Nachthimmel ausbreitete.
Die Farbvielfalt der Polarlichter erklärt sich dadurch, dass unterschiedliche Gase und unterschiedliche Höhenlagen unterschiedliche Farben erzeugen. Grüne Polarlichter, die häufigste Art, entstehen, wenn energiereiche Teilchen Sauerstoffatome in Höhen von 100 bis 250 Kilometern über der Erde anregen. Rote Polarlichter werden ebenfalls durch Sauerstoff verursacht, treten aber viel höher in der Atmosphäre auf, wo die Luft extrem dünn ist und Sauerstoffatome ein schwaches rotes Leuchten abgeben können, bevor sie mit anderen Teilchen kollidieren. Blaue und violette Polarlichter werden üblicherweise mit Stickstoffmolekülen in Verbindung gebracht.
Rote Polarlichter sind typischerweise schwach und treten meist in sehr großen Höhen auf, weshalb sie seltener sind als grüne. Sie sind außerdem häufiger mit besonders starken geomagnetischen Stürmen verbunden, die die Polarlichter weiter von den Polen wegdrängen können.
Japan liegt zudem deutlich südlicher als die Regionen, in denen Polarlichter üblicherweise beobachtet werden. Zwar können starke Sonnenstürme das Polarlichtoval mitunter zu niedrigeren Breitengraden verschieben, doch hatten Wissenschaftler während eines als moderat eingestuften Sturms keine derart ausgedehnte rote Emission in großen Höhen erwartet.
Das Team analysierte fünf Polarlichtphänomene, die zwischen Juni 2024 und März 2025 aufgezeichnet wurden. Dabei kombinierten sie Beobachtungen von Hokkaido mit Satellitendaten und Fotos von Hobbyforschern aus ganz Japan. Durch die Messung der Höhenwinkel der Polarlichter auf den Bildern und deren Verfolgung entlang der Erdmagnetfeldlinien rekonstruierte das Team, wie hoch die leuchtenden Strukturen in die Atmosphäre reichten. Laut der Pressemitteilung deutet ihre Analyse darauf hin, dass ein ungewöhnlich dichter Sonnenwind – Ströme geladener Teilchen, die von der Sonne ausgehen und mit dem Erdmagnetfeld interagieren – die seltenen, purpurroten Polarlichter möglicherweise auch ohne einen offiziell als „extrem“ eingestuften geomagnetischen Sturm verursacht hat.
Die Studie wurde durchgeführt, als sich die Sonne in der Nähe des Höhepunkts des Sonnenzyklus 25 befand – einer Phase erhöhter Sonnenaktivität, die bereits spektakuläre Polarlichter hervorgebracht hat. Im Mai 2024 trieb einer der stärksten geomagnetischen Stürme seit Jahrzehnten Polarlichter bis in die mittleren Breiten der Erde. Das Verständnis dieser unerwarteten Polarlichter könnte die Vorhersagen gefährlicher Weltraumwetterereignisse verbessern, die während extremer Sonnenstürme Satelliten, GPS-Systeme, Kommunikationsnetze und sogar Stromnetze beeinträchtigen können.
Ein starker Sonnensturm im Mai 2024, der über weiten Teilen der Welt wunderschöne Polarlichter erzeugte, schuf auch zwei neue Strahlungsgürtel, die von einem aus dem Weltraum zurückkehrenden Satelliten entdeckt wurden.
Im Mai 2024 brach eine Reihe starker Sonnenstürme aus, die Wolken geladener Teilchen ins All schleuderten und in einem spektakulären Schauspiel der Nord- und Südpolarlichter gipfelten – dem stärksten geomagnetischen Sturm, der seit März 1989 auf der Erde beobachtet wurde. Die Entdeckung zweier neuer Strahlungsgürtel wurde am 6. Februar 2025 im Journal of Geophysical Research: Space Physics veröffentlicht.
Der NASA-Satellit CIRBE (Colorado Inner Radiation Belt Experiment) konnte das Phänomen nicht nachweisen. CIRBE, der die Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erde untersuchen sollte, wurde im April 2023 gestartet, musste aber Mitte April 2024 aufgrund einer technischen Störung an Bord den Betrieb einstellen. Im Juni nahm er den Betrieb wieder auf, und dabei hatte sich etwas verändert: Zwei völlig neue Strahlungsgürtel waren aufgetaucht.
Ein Sonnensturm im Mai 2024 erzeugte zwei zusätzliche Strahlungsgürtel zwischen den beiden permanenten Van-Allen-Gürteln. Einer der neuen Gürtel, violett dargestellt, enthielt eine Population von Protonen und wies dadurch eine einzigartige, bisher unbekannte Zusammensetzung auf. NASA/Goddard Space Flight Center/Kristen Perrin
Die Van-Allen-Strahlungsgürtel enthalten geladene Teilchen, die vom Erdmagnetfeld an ihrem Platz gehalten werden. Es gibt zwei permanente Gürtel, doch das Auftreten eines neuen, temporären Strahlungsgürtels zwischen den beiden permanenten Gürteln nach einem Sonnensturm ist nicht ungewöhnlich – solche kurzlebigen Gürtel wurden erstmals 2013 entdeckt. CIRBE hat nach dem Ereignis im Mai 2024 die Zusammensetzung und Lebensdauer dieser beiden neuen Gürtel untersucht.
Typischerweise bestehen temporäre Strahlungsgürtel, die sich nach Sonnenstürmen bilden, aus hochenergetischen Elektronen. Einer der von CIRBE neu entdeckten Gürtel entsprach diesem Muster. Der andere Gürtel enthielt jedoch auch eine signifikante Anzahl hochenergetischer Protonen (Protonen kommen auch in permanenten Strahlungsgürteln vor). Ihr Vorhandensein in dem neuen Gürtel wird auf die Intensität der Sonnenstürme im Mai 2024 zurückgeführt.
Temporäre Strahlungsgürtel halten in der Regel nicht länger als vier Wochen, bevor sie sich auflösen, aber die neuen Gürtel, die von CIRBE entdeckt wurden, hatten eine viel längere Lebensdauer: Der elektronendominierte Gürtel hielt drei Monate nach dem Sonnensturm an, während der protonendominierte Gürtel vermutlich immer noch die Erde umkreist.
„Es handelt sich um hochenergetische Elektronen und Protonen, die in das innere Magnetfeld der Erde eingedrungen sind“, sagte David Seebeck vom Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland. „Einige von ihnen könnten dort sehr lange verbleiben.“
Nordlichter über der Küste Nordirlands. Evan Boyce
Sonnenstürme können zwar neue Strahlungsgürtel wie diesen erzeugen, aber auch zerstören. Ein mäßig starker Sturm im Juni 2024 verringerte die Größe des elektronenreichen Gürtels, und ein weiterer Sturm im August 2024 zerstörte ihn fast vollständig. Der protonenreiche Gürtel blieb erhalten, da er sich in einer stabileren Region befindet, wo seine Protonen weniger anfällig dafür sind, aus ihrer Umlaufbahn geschleudert zu werden.
Die Existenz dieser temporären Gürtel mit hochenergetischen geladenen Teilchen – die Energie der Elektronen lag zwischen 1,3 und 5 Megaelektronenvolt (MeV), die der Protonen sogar zwischen 6,8 und 20 MeV – könnte Auswirkungen auf den Start von Raumfahrzeugen durch die Van-Allen-Gürtel haben, um die geostationäre Umlaufbahn (in einer Höhe von 35.785 Kilometern) oder höher zu erreichen. Die in den Gürteln enthaltenen geladenen Teilchen könnten elektrische Komponenten von Satelliten und Raumfahrzeugen beschädigen und eine zusätzliche Strahlenbelastung für Astronauten darstellen, falls diese jemals zum Mond zurückkehren oder zum Mars reisen. Um maximale Startsicherheit zu gewährleisten, müssen einige zukünftige Missionen, insbesondere bemannte Flüge, nach Sonnenstürmen möglicherweise ihre Startpläne anpassen oder zusätzliche Abschirmungen einsetzen.
Ein starker geomagnetischer Sturm im Mai 2024 bot Wissenschaftlern eine beispiellose Gelegenheit, zu beobachten, wie die Plasmasphäre der Erde unter extremem Sonnendruck zusammenbricht und sich langsam wieder aufbaut. Mithilfe des perfekt positionierten Satelliten Arase beobachteten die Forscher, wie die Plasmasphäre auf einen Bruchteil ihrer normalen Größe schrumpfte und sich erst nach Tagen – deutlich länger als erwartet – erholte.
Die Auswirkungen des Sturms reichten von atemberaubenden Polarlichtern in niedrigen Breitengraden bis hin zu Störungen von Satelliten, GPS und Kommunikationssystemen.
Ein geomagnetischer Sturm zählt zu den stärksten Phänomenen des Weltraumwetters und entsteht, wenn die Sonne die Erde mit enormen Energieausbrüchen und Strömen geladener Teilchen bombardiert. Ereignisse dieser Stärke sind selten und ereignen sich etwa alle 20 bis 25 Jahre. Am 10. und 11. Mai 2024 erlebte die Erde ihren stärksten geomagnetischen Sturm seit über zwei Jahrzehnten.
Ein Forschungsteam des Instituts für Weltraum- und erdnahe Umweltforschung der Universität Nagoya sammelte direkte Daten zu diesem seltenen Ereignis und lieferte damit erstmals einen klaren und detaillierten Einblick in die Kompression der Erdplasmasphäre (der Region geladener Teilchen, die den Planeten umgibt) durch einen geomagnetischen Sturm. Die Studie, die 2025 in der Fachzeitschrift „Earth, Planets and Space“ veröffentlicht wurde, zeigt, wie Plasmasphäre und Ionosphäre bei extremer Sonnenaktivität reagieren, und liefert neue Erkenntnisse, die Vorhersagen von Satellitenausfällen, GPS-Problemen und Kommunikationsstörungen bei extremen Weltraumwetterereignissen verbessern könnten.
Die Plasmasphäre, die mit dem Erdmagnetfeld interagiert, um den Planeten vor schädlichen geladenen Teilchen zu schützen, erstreckt sich normalerweise zehntausende Kilometer in den Weltraum. Während des geomagnetischen Sturms wurde ihre äußere Grenze jedoch von etwa 44.000 km über der Erde auf nur noch 9.600 km verlagert.
Der Sturm wurde durch eine Reihe starker Sonneneruptionen ausgelöst, die Milliarden Tonnen geladenen Materials in Richtung Erde schleuderten. Innerhalb von nur neun Stunden schrumpfte die Plasmasphäre auf etwa ein Fünftel ihrer normalen Größe. Ihre Erholung verlief ungewöhnlich langsam und dauerte mehr als vier Tage – die längste Erholungsphase seit Beginn der Messungen durch Arase in der Region im Jahr 2017.
Wissenschaftler stellten fest, dass der Sturm zunächst eine intensive Erwärmung in der Nähe der Pole verursachte, was später jedoch zu einem signifikanten Rückgang der Konzentration geladener Teilchen in der Ionosphäre führte, wodurch die Erholung verlangsamt wurde.
Während der intensivsten Phase des Supersturms komprimierte extreme Sonnenaktivität das Erdmagnetfeld, wodurch geladene Teilchen entlang der Magnetfeldlinien viel weitere Strecken in Richtung Äquator zurücklegen konnten. Dies führte zu spektakulären Polarlichtern in ungewöhnlich niedrigen Breitengraden.
Die gewonnenen Daten ermöglichen Forschern ein besseres Verständnis der Veränderungen der Plasmasphäre und des Energieflusses durch sie. Während des geomagnetischen Sturms kam es bei mehreren Satelliten zu Stromausfällen oder zum Ausfall der Datenübertragung; auch GPS-Signale und Funkverbindungen wurden gestört. Die Kenntnis der Erholungszeit der Erdplasmaschicht nach solchen Ereignissen ist entscheidend für die Vorhersage des Weltraumwetters und den Schutz von Weltraumtechnologien.
Im November 2025 erreichte die Strahlung in der Erdatmosphäre ihren höchsten Wert seit fast zwei Jahrzehnten, nachdem ein seltener Sonnensturm die Erde mit hochenergetischen Teilchen der Sonne überschüttet hatte. Der Sonnensturm, ein extrem heller Lichtausbruch, ereignete sich am 11. November im Sonnenfleck AR4274. Er wurde als starker Sonnensturm der Stärke X5.1 klassifiziert und folgte einer Reihe schwächerer Sonnenstürme und koronaler Massenauswürfe (CMEs), die Himmelsbeobachtern faszinierende Polarlichter boten, sogar so weit südlich wie die Sonne.
Der Sonnensturm der Klasse X war nicht nur der bisher intensivste des Jahres 2025, sondern schleuderte auch einen Strom hochenergetischer Protonen und anderer energiereicher Teilchen auf unseren Planeten – ein äußerst seltenes Ereignis. Etwa 20 Sonnenstürme der Klasse X erreichten die Erde im Jahr 2025, doch nur der Sturm vom 11. November ging mit einem solchen Protonenstrom einher. An diesem Tag, als bodengestützte Messstationen erhöhte Strahlungswerte anzeigten, ließen Forscher mehrere Stratosphärenballons mit Sensoren steigen, um die Veränderungen der atmosphärischen Strahlung zu erfassen.
Sie stellten fest, dass in den Flughöhen der meisten Verkehrsflugzeuge – etwa 12 Kilometern (40.000 Fuß) – die Strahlungswerte kurzzeitig auf das Zehnfache der normalen Hintergrundstrahlung durch kosmische Strahlung anstiegen. Wäre eine Schwangere länger als zwölf Stunden solchen Strahlungswerten ausgesetzt gewesen, hätte sie den offiziell als sicher für den Fötus geltenden Grenzwert überschritten. Glücklicherweise war in diesem Fall das Schlimmste nach etwa zwei Stunden überstanden, so Benjamin Clever, Weltraumwetterforscher an der Universität Surrey in Großbritannien.
Am 11. November 2025 ereignete sich auf der Sonne ein starker Sonnenausbruch, der einen Strom hochenergetischer Protonen freisetzte und dadurch die Strahlungswerte um die Erde für bis zu zwei Jahrzehnte erhöhte. (NOAA Space Weather Prediction Center)
Auch koronale Massenauswürfe setzen Wolken energiereicher Teilchen in den interplanetaren Raum frei. Diese Teilchen, die in Wolken aus magnetisiertem Plasma enthalten sind, erreichen den Planeten innerhalb weniger Tage. Protonen, die von Sonneneruptionen freigesetzt werden, bewegen sich hingegen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit und erreichen den Planeten innerhalb von Minuten.
Wenn diese energiereichen Protonen die oberen Schichten der Erdatmosphäre erreichen, interagieren sie mit Luftmolekülen und erzeugen dabei Ströme sekundärer, weniger energiereicher Teilchen, darunter Neutronen, Myonen und Elektronen. Solche Teilchen werden ständig durch kosmische Strahlung aus den entferntesten Regionen der Galaxie auf die Erdoberfläche eingebracht. Trifft jedoch ein solarer Protonenstrom auf die Erdoberfläche, steigt die Strahlung an der Erdoberfläche und um den Planeten herum schlagartig und dramatisch an. Dieses Phänomen wird als bodennahes Ereignis (GLE) bezeichnet und ist äußerst selten. Laut Klever wurden seit Beginn der Messungen in den 1940er Jahren tatsächlich nur 77 solcher bodennahen Ereignisse registriert.
Die Wissenschaftler verstehen nicht, warum manche Sonneneruptionen globale Lichtblitze verursachen, andere hingegen nicht, und können daher nicht vorhersagen, wann ein Anstieg der Strahlung auftreten wird.
Das GLE vom 11. November 2025 war jedoch nur ein schwaches Beispiel für das Potenzial der Sonne. Das stärkste jemals registrierte GLE ereignete sich 1956 und war sechzigmal stärker. Noch viel stärkere Ereignisse, mehr als tausendmal so intensiv wie das GLE vom 11. November, sind möglich, wie Radioisotopenuntersuchungen an Baumringen belegen.
Künstlerische Darstellung des ESA-Mondbasiskonzepts.
Notlaserstrahlen sind nicht nur potenziell gesundheitsschädlich (neben dem Risiko für ungeborene Kinder erhöht die Strahlenbelastung das Krebsrisiko bei allen), sondern können auch schwere Schäden an der Bordelektronik verursachen.
Nur zwei Wochen vor dem erwarteten Höhenverlust am 11. November verlor ein Airbus der JetBlue über Florida plötzlich an Höhe. Dies wurde später auf mögliche Fehlfunktionen der Bordelektronik zurückgeführt, die durch hochenergetische Teilchen aus dem Weltraum verursacht wurden. Forscher befürchten, dass ein großflächiger Höhenverlust zu einem weitverbreiteten Ausfall der Bordelektronik führen und das Risiko gefährlicher Situationen an Bord Hunderter, möglicherweise sogar Tausender Flugzeuge erhöhen könnte. Bei dem Vorfall mit der JetBlue wurden mehrere Passagiere verletzt und mussten ärztlich versorgt werden.
Forscher plädieren dafür, alle Flugzeuge mit Strahlungsmessgeräten auszustatten, damit Piloten die Situation besser einschätzen können. Bei starken Strahlungsereignissen kann auch die Funkverbindung zur Bodenkontrolle unterbrochen werden, sodass Piloten die Ursache des Problems nicht ermitteln können. Da Strahlungsausbrüche plötzlich und unvorhersehbar auftreten, geraten viele Flugzeuge mitten in der Luft in solche Ereignisse.
Laut der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) erzeugte die Sonne am 11. November 2025 einen starken Sonnenausbruch der Klasse X, dessen Intensität gegen 10:04 UTC ihren Höhepunkt erreichte. Weniger als eine Stunde später folgte ein koronaler Massenauswurf (CME) mit einer anfänglich geschätzten Geschwindigkeit von etwa 1.500 km/s. Am darauffolgenden Tag um 18:50 UTC erreichte der CME die Erde und löste einen starken geomagnetischen Sturm aus, der sechs Stunden lang anhielt, bevor er sich auf ein moderates Niveau abschwächte.
„Innerhalb weniger Tage erlebte eine aktive Region der Sonne (aktive Region NOAA 14274) vier Sonneneruptionen und ebenso viele koronale Massenauswürfe, von denen drei auf die Erde gerichtet waren. Das dritte und spektakulärste Ereignis ereignete sich am 11. November. Interessanterweise verursachte es aufgrund seiner individuellen Eigenschaften eine geringere geomagnetische Störung als erwartet“, so Juha-Pekka Luntama, Leiter der Weltraumwettereinheit der ESA.
Diese Sequenz endete am 14. November, als die aktive Region ihren letzten koronalen Massenauswurf ausstieß, bevor sie auf der sonnenabgewandten Seite aus dem Blickfeld verschwand.
ESA-Korrespondent für Weltraumwetterforschung Vigil
Die unmittelbarste und bedeutendste Folge dieses Ereignisses war eine massive Störung der Funkverbindungen in den sonnenzugewandten Regionen. Nach dem Sonnensturm herrschte in Europa, Afrika und Asien ein erheblicher Funkstille von etwa 30 Minuten bis zu einer Stunde.
Es wurde auch eine erhöhte solare Strahlungsintensität am Boden (GLE) registriert – ein seltenes Ereignis, das nur ein- bis zweimal jährlich auftritt. Solche Ereignisse entstehen, wenn Sonnenpartikel energiereich genug sind, um den Erdmagnetfeld zu durchdringen, der uns normalerweise vor weniger intensiven Sonneneruptionen schützt. Hochenergetische Sonnenpartikel können Astronauten gefährden, Raumfahrzeuge beschädigen und eine Kaskade von Sekundärpartikeln in unserer Atmosphäre auslösen, die elektronische Bauteile beschädigen können, wenn sie die Erde erreichen. Dies war erst die 77. GLE seit Beginn der Aufzeichnungen in den 1940er Jahren.
Trotzdem hatte der geomagnetische Sturm nur minimale Auswirkungen auf die kritische Infrastruktur. Die Raumfahrzeuge der ESA sind strahlungsresistent konstruiert und wurden durch den Sturm nicht beschädigt. Das Ereignis bot jedoch mehreren ESA-Missionen die Möglichkeit, Strahlungsdaten zu sammeln, die derzeit analysiert werden. Noch wichtiger ist, dass das Ereignis keine direkte biologische Bedrohung für die Menschen auf der Erde darstellte.
ESA-Raumsonden in niedriger Erdumlaufbahn waren vor Ort, um die Auswirkungen auf die obere Erdatmosphäre zu messen.
Solar Orbiter. ESA
Vierzehn Stunden vor dem Einsetzen des geomagnetischen Sturms registrierte die ESA-Mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) einen starken Radioimpuls, der mit dem Eintreffen eines Sonnensturms zusammenfiel. Ihre in 755 km Höhe rotierende Radioantenne empfängt Signale mit einer Frequenz von 1,4 Gigahertz für Erdbeobachtungen, kann aber auch solare Radiowellen und deren Rotationsbewegung erfassen. In diesem Fall detektierte SMOS eine linkshändige (gegen den Uhrzeigersinn) Polarisation, die voraussichtlich keine Störungen globaler Navigationssatellitensysteme verursachen würde.
Noch näher an der Erde registrierten drei Swarm-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) zu Beginn des Sturms magnetische Schwankungen, die zehnmal höher als normal waren. Die Sternsensoren der drei Satelliten, die normalerweise zur korrekten Ausrichtung dienen, erfassten einen vorübergehenden Anstieg der Anzahl hochenergetischer Protonen an den Polen. Dies führte zur Bildung von „Protonen-Auroras“ – einem diffuseren Phänomen, das bei schweren Stürmen in deutlich niedrigeren Breitengraden beobachtet wird.
Auch Raumfahrzeuge außerhalb des Erdmagnetfelds spürten die Auswirkungen des Sturms.
Die Sternensensoren der Raumsonde Swarm registrierten am 12. und 13. November 2025 im Zuge aufeinanderfolgender Weltraumwetterereignisse einen vorübergehenden Anstieg hochenergetischer Protonen an den Polen. (ESA)
Am ersten Lagrange-Punkt detektierte der ESA/NASA-Satellit SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) seine ersten koronalen Massenauswürfe (CMEs). Dieser Satellit wurde zur Sonnenbeobachtung entwickelt und ist so konstruiert, dass er den härtesten Wetterbedingungen im Weltraum standhält.
Die ESA/NASA-Mission Solar Orbiter lieferte detaillierte Daten zu diesem Ereignis. Ihre Instrumente registrierten den X5-Flare, detektierten Partikelemissionen und maßen die magnetische Signatur des koronalen Massenauswurfs.
Auf ihrem Weg zum Planeten Merkur befand sich die Raumsonde BepiColombo in der Nähe der Sonne-Erde-Konjunktion, einer Art „Weltraumwetter-Autobahn“, die erdgebundene Partikel und koronale Massenauswürfe transportiert. Diese Konjunktion bedeutete, dass es sich bei diesem Ereignis möglicherweise um die größte Kollision energiereicher Partikel mit der Sonne handelte, die BepiColombo seit ihrem Start erlebt hatte. Die ESA/JAXA-Raumsonde meldete zahlreiche Zeitmessfehler, doch dank ihrer robusten Konstruktion konnten diese Probleme schnell und erfolgreich behoben werden.
Beobachtung der Sonne im extremen ultravioletten Licht durch das AIA-Instrument des Solar Dynamics Observatory am 11. November, mit freundlicher Genehmigung der Königlichen Sternwarte von Belgien/SIDC ESA
Sonnenstürme und insbesondere die von ihnen erzeugten hochenergetischen Teilchen stellen eine ernsthafte Gefahr für Missionen jenseits des Erdmagnetfelds dar. Diese Teilchen sind schwer abzuschirmen und können die Strahlenbelastung erheblich erhöhen, wodurch ein potenzielles Gesundheitsrisiko für Astronauten und Raumfahrzeugsysteme entsteht.
Mehrere Raumfahrzeuge der ESA und ihrer Partner führen Strahlungsmessgeräte mit, die im Rahmen von ESA-Programmen entwickelt wurden, um Anomalien zu diagnostizieren, operative Entscheidungen zu unterstützen und die in der Raumfahrzeugkonstruktion verwendeten Leistungsmodelle zu verbessern. Diese Instrumente tragen außerdem zu einem besseren Verständnis der Heliophysik und der Weltraumwettermodellierung bei. Die ESA entwickelt darüber hinaus Technologien der nächsten Generation, um Kosten, Masse und Energieverbrauch dieser Instrumente zu reduzieren und gleichzeitig ihre Leistung zu steigern.
Um die Auswirkungen zu minimieren, wenden die ESA und andere Raumfahrtagenturen das ALARA-Prinzip (so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar) an. Bei schweren Stürmen können Maßnahmen wie die Verschiebung von Außenbordeinsätzen, die Verlegung von Astronauten in Schutzgebiete und in Extremfällen die Verzögerung von Raketenstarts ergriffen werden.
Solarfeuerwerk auf Kamera eingefangen. ESA
Diese Messungen werden für zukünftige Mond- und Weltraummissionen jenseits des schützenden Erdmagnetfelds noch wichtiger sein. In diesem Zusammenhang erforscht die ESA neue Abschirmungsstrategien, untersucht, wie Materialien, darunter der Regolith von Planetenoberflächen wie dem Mond, die Strahlungsumgebung beeinflussen können, und erforscht das gesamte Spektrum der biologischen Wirkungen hochenergetischer Teilchen, um Besatzungen und Systeme besser zu schützen.
Die ESA überwachte dieses gewaltige Weltraumwetterereignis aufmerksam, sammelte detaillierte Informationen von all ihren Expertenzentren und stellte wichtige Daten den Beteiligten zur Verfügung. Zwar lässt sich die Wahrscheinlichkeit eines Ausbruchs vorhersagen, doch der genaue Zeitpunkt des Eintreffens des koronalen Massenauswurfs und die genaue Stärke des Sturms bleiben schwer vorherzusagen. Neue ESA-Missionen zielen darauf ab, diese Unsicherheit zu verringern.
Die ESA-Mission Vigil eröffnet eine neue Methode zur Sonnenbeobachtung. Sie ermöglicht es, die Sonne von ihrem Lagrange-Punkt 5 (L5) aus zu beobachten, um die Sonnenaktivität kontinuierlich zu analysieren und die Weltraumwetterbedingungen nahe der Sonne-Erde-Linie zu überwachen. Der Start von Vigil ist für 2031 geplant. Die Raumsonde wird potenziell gefährliche Sonnenereignisse erkennen, bevor diese in das Sichtfeld der Erde gelangen. Dadurch liefert sie frühzeitig Informationen über deren Eigenschaften und verschafft wertvolle Zeit, um Raumfahrzeuge und kritische Bodeninfrastruktur zu schützen.
Nordlichter nahe Mallorca, Spanien, November 2025. ESA
Die derzeitige operationelle Überwachung des einfallenden Sonnenwinds erfolgt vom Lagrange-Punkt 1 (L1) aus und ermöglicht Vorhersagen der Auswirkungen von Sonnenstürmen bis zu 20 Minuten vor deren Beginn. Eine weitere geplante Mission, SHIELD, die sich mehr als 15 Millionen Kilometer von der Erde entfernt befindet – etwa zehnmal weiter als L1 –, könnte vor einem solchen Sturm etwa zweieinhalb Stunden vor dessen Einsetzen warnen und Betreibern kritischer Infrastrukturen so ermöglichen, sich effektiv auf geomagnetische Stürme vorzubereiten und deren Auswirkungen zu minimieren.
Satellitendaten zufolge hat die Erde zwischen 2001 und 2024 an Reflexionsvermögen verloren. Schnee und Eis schmelzen, und die Atmosphäre verändert sich, was zu einer zunehmenden Erwärmung des Planeten führt. NASA-Forscher haben ein Ungleichgewicht zwischen der Nord- und Südhalbkugel unseres Planeten festgestellt.
Es hat sich herausgestellt, dass die Luftverschmutzung auf der Nordhalbkugel dank Umweltschutzmaßnahmen in Europa, den USA und China zurückgegangen ist. Weniger Feinstaub (PM2,5 und PM1,0) bedeutet weniger Wolken, die Strahlung reflektieren, wodurch die Reflektivität abgenommen hat. Auf der Südhalbkugel sieht die Situation anders aus: Die Brände in Australien und der Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga in den Jahren 2021–2022 führten zu einem erheblichen Anstieg der Aerosole in der Atmosphäre. Dies verstärkte die Wolkenbildung und erhöhte vorübergehend die Reflektivität. Die Studie wurde 2025 in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.
Die Gesamtenergiebilanz bleibt jedoch verschoben: Die Südhalbkugel empfängt weiterhin mehr Strahlung, und die interhemisphärische Zirkulation gleicht diesen Unterschied nicht vollständig aus. Wissenschaftler gingen davon aus, dass Wolken diese Veränderungen kompensieren würden, doch ihr Beitrag erwies sich als begrenzt. Die Autoren der Studie betonen, dass eine genauere Erfassung des Reflexionsvermögens der Erde wichtig ist, um Klimamodelle und -prognosen anzupassen.
Die Zerstörung der Erde durch die Sonne
Seit Jahrzehnten debattieren Astronomen darüber, ob das Schicksal der Erde mit dem der Sonne verknüpft ist. Wenn der Stern in etwa 5 Milliarden Jahren seinen Wasserstoffvorrat, der ihn antreibt, aufgebraucht hat, wird er sich zu einem Roten Riesen aufblähen, groß genug, um Merkur und Venus – und, wie einige Studien nahelegen, auch die Erde – zu verschlingen.
Neue Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass unser Planet eine größere Chance hat, einem feurigen Ende zu entgehen als bisher angenommen. Mithilfe aktualisierter Modelle der Wechselwirkungen zwischen alternden Sternen und ihren Planeten haben Forscher herausgefunden, dass die Gravitationskräfte, die die Erde zur expandierenden Sonne ziehen, schwächer sind als in früheren Modellen vorhergesagt. Dadurch hat der Planet mehr Zeit, nach außen zu driften, während die sterbende Sonne ihre äußeren Schichten ins All abstößt, und könnte so möglicherweise einer vollständigen Absorption entgehen.
Diese Entdeckung garantiert nicht das Überleben der Erde. Vielmehr verlagert sie laut den Forschern die größte Unsicherheit von der Stärke der Planetenanziehungskraft der expandierenden Sonne hin zu einer wenig erforschten Größe – dem Massenverlust des Sterns in den letzten Phasen seiner Entwicklung. Die Ergebnisse der Studie wurden im Juni 2026 in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.
„Die größte Unsicherheit liegt derzeit nicht in den Gezeitenberechnungen, sondern darin, wie viel Masse die Sonne in Zukunft verlieren wird“, erklärte Studienleiter Mats Esselders vom Institut für Astronomie der Universität Leuven in Belgien in einer Stellungnahme. „Beobachtungen von sonnenähnlichen Riesensternen deuten momentan auf das Überleben der Erde hin, aber wir benötigen genauere Beobachtungen, um Gewissheit zu erlangen.“
Eine schematische Darstellung der Entwicklung der Sonne durch ihre Riesenphasen. Das Bild zeigt die Sonne in ihrem aktuellen Zustand, während sie zwei Riesenphasen durchläuft, bevor sie ihr Leben als Weißer Zwerg beendet. Die Studie ergab, dass Merkur und Venus von der expandierenden Sonne verschlungen werden, Erde und Mars jedoch überleben und sich in einer größeren Umlaufbahn befinden. Größen und Entfernungen sind nicht maßstabsgetreu. Institut für Astronomie, Universität Leuven.
Wenn Sterne wie die Sonne den Wasserstoff in ihren Kernen verbrauchen und sich zu massereichen Roten Riesen aufblähen, lösen sie einen kosmischen Kampf aus: Expansionskräfte ziehen Planeten nach innen, während abwerfende Sternenmasse sie nach außen drängt. Dieser Kampf entscheidet letztendlich darüber, ob nahegelegene Welten verschlungen oder gerettet werden.
Diese Planetenopposition vollzieht sich in zwei Phasen. Während sich die Sonne ausdehnt, wirken Gezeitenkräfte wie eine Bremse, die der Erde langsam Energie entzieht und sie nach innen zieht. Gleichzeitig stößt der sterbende Stern durch starke Sternwinde gewaltige Mengen Gas aus und verliert schließlich etwa die Hälfte seiner Masse. Mit der abnehmenden Masse der Sonne schwächt sich ihre Gravitationskraft ab, wodurch die verbleibenden Planeten in weitere Umlaufbahnen geraten. Laut NASA könnte sich dadurch ihr Abstand zur Sonne verdoppeln.
„Das Schicksal der Erde hängt vom empfindlichen Gleichgewicht zwischen diesen beiden Effekten ab“, erklärte Esselders in einer Stellungnahme. „Überwiegen die Gezeitenkräfte, wird die Erde von ihnen verschlungen. Überwiegt der Massenverlust, wird die Erde in eine größere Umlaufbahn geraten.“
Frühere Studien kamen zu unterschiedlichen Ergebnissen, vor allem weil sie die konkurrierenden Prozesse unterschiedlich behandelten, argumentieren Esselders und sein Team. Einige dieser Studien ignorierten die Gezeitenwechselwirkungen vollständig, während andere auf vereinfachten, vor Jahrzehnten entwickelten Modellen basierten, die eine deutlich stärkere Einwärtskraft vorhersagten, heißt es in der Studie.
Anstatt ältere Formeln zu verwenden, nutzt die neue Studie aktualisierte Berechnungen der Gezeitenkräfte, die auf der sich verändernden inneren Struktur und Dynamik alternder Sterne basieren. Dies ermöglicht es den Forschern, sowohl die Gezeitenreibung als auch die sich verändernden Sternwinde genau zu berücksichtigen und die Ergebnisse dann anhand einer Reihe möglicher Massenverlustraten während der letzten Riesenphase der Sonne zu testen.
Die Sonne scheint über den Horizont der Erde, während die Internationale Raumstation am 30. Dezember 2021 in 425 Kilometern Höhe über der kanadischen Provinz Québec die Erde umkreist. (NASA)
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass Merkur und Venus selbst bei einer schwächeren nach innen gerichteten Gravitationskraft nicht in der Lage sind, der expandierenden Sonne zu entkommen und unweigerlich von ihr verschlungen werden, während Erde und Mars beide Phasen des Gigantismus sicher durchlaufen, was dazu führt, dass unser Planet schließlich eine größere Umlaufbahn um den Weißen Zwergrest einnimmt, den die Sonne hinterlassen wird.
Die Situation ist jedoch alles andere als klar. Da Astronomen noch immer nicht genau beobachten können, wie schnell sonnenähnliche Sterne in den späten Phasen ihres Lebens an Masse verlieren, „bleibt das endgültige Schicksal der Erde ungewiss“, schreiben die Forscher in ihrer Veröffentlichung.
Angesichts der tatsächlichen Massenverlustrate des Sterns L2 Pup – eines Roten Riesen, der etwa 183 Lichtjahre entfernt liegt und aufgrund seiner ähnlichen Masse als Modell für unsere zukünftige Sonne dient – bestätigten die Forscher, dass die Erde schnell genug nach außen driften würde, um nicht verschlungen zu werden, was, wie die Studie feststellt, das Gleichgewicht zugunsten des Überlebens und nicht der Zerstörung verschieben würde.
Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass sich die Sonne mit zunehmendem Alter stetig erhitzen wird, was dazu führen wird, dass die Ozeane der Erde kochen und der Planet in etwa einer Milliarde Jahren völlig unbewohnbar wird, lange bevor die Sonne zu expandieren beginnt.
Doch selbst wenn die Menschheit es nicht mehr miterleben wird, liefert die Beobachtung des endgültigen Überlebens der Erde einen wichtigen Kontext für das Verständnis, wie sich Planetensysteme mit dem Alter ihrer Sterne entwickeln – ein Konzept, das laut den Forschern durch zukünftige Beobachtungen sterbender Sterne wie der Sonne weiter verfeinert werden kann.
„Dies wird es uns ermöglichen, Studien über die Entwicklung von Planetenbahnen um entwickelte Sterne durchzuführen“, schrieben die Forscher in der Veröffentlichung, „und wird uns helfen, die Grenzen der zukünftigen Entwicklung des Erde-Sonne-Systems zu bestimmen.“
Untersuchung der Auswirkungen der Sonnenstrahlung auf die Erdatmosphäre
Ein besseres Verständnis dafür, wie sich die Ionosphäre der Erde unter dem Einfluss starker Radiowellen verhält, kann durch die Beschreibung eines äußerst seltenen Phänomens erreicht werden, das von Radiophysikern der Lobachevsky-Universität Nischni Nowgorod im Rahmen eines Forschungsteams aufgezeichnet wurde.
Abhängig von der Höhe über der Erdoberfläche identifizieren Wissenschaftler folgende regelmäßig auftretende Schichten in der Ionosphäre der Erde: D (tagsüber, in Höhen zwischen 60 und 90 km), E (90–120 km) und F (über 130 km), so Forscher der Lobatschewski-Universität Nischni Nowgorod (UNN). Die Ergebnisse werden 2026 in der Fachzeitschrift „Sensors“ veröffentlicht.
Des Weiteren kann in Höhen von etwa 100 km die sogenannte sporadische E-Schicht (Es) in der Ionosphäre plötzlich auftreten und wieder verschwinden. Ihre Dichte ist 3- bis 10-mal höher als die Dichte geladener Teilchen. Ihre Dicke variiert von mehreren hundert Metern bis zu einem Kilometer Höhe. Horizontal kann sich die E-Schicht über Hunderte von Kilometern erstrecken.
Seit den 1970er Jahren forschen Physiker systematisch an künstlichen Störungen der Ionosphäre der Erde, die durch leistungsstarke kurze Radiowellen (Wellenlängen von 30 bis 100 m) verursacht werden, und nutzen dafür spezielle „Heizanlagen“.
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Weltweit gibt es derzeit nur drei ähnliche Anlagen: EISCAT Heating in Nordnorwegen und HAARP in Alaska, die beide in polaren Breiten liegen, sowie die SURA-Anlage der UNN, die in mittleren Breiten in der Nähe der Industriesiedlung Vasilsursk in der Region Nischni Nowgorod liegt.
Eines der beobachteten Phänomene ist die Entstehung eines sichtbaren Lichtscheins in der F-Schicht, der rote (630 nm Wellenlänge), grüne (557,7 nm) und blaue (391,4 nm) Linien aufweist. Dieses Phänomen wird mitunter als künstliches Polarlicht bezeichnet, obwohl seine Helligkeit um viele Größenordnungen geringer ist als die natürlicher Polarlichter und seine Untersuchung spezielle, hochempfindliche Geräte erfordert.
Bei dem Experiment am 5. August 2024, während regulärer Beobachtungen des künstlichen Nachthimmels am SURA-Messstand, die von Radiophysikern der UNN zusammen mit Kollegen des Instituts für Solar-Terrestrische Physik der SB RAS (Irkutsk) und des Instituts für Physik der Kasaner Föderalen Universität durchgeführt wurden, wurde im Zeitraum von 22:30 bis 23:40 Uhr in Höhen von etwa 105–110 km eine außergewöhnlich starke und dichte sporadische E-Schicht beobachtet, die das Eindringen starker Radiowellen in die Höhen der F-Region vollständig abschirmte (blockierte).
Die Konzentration geladener Teilchen (Elektronen) war darin etwa eine Größenordnung höher als in der umgebenden E-Schicht. Gleichzeitig wurde ein extremer Anstieg der Helligkeit des künstlichen Leuchtens in der grünen Linie beobachtet – etwa fünf- bis fünfzigmal höher als die Helligkeit des Leuchtens in der F-Schicht und etwa zehnmal höher als die Helligkeit des Leuchtens in der Es-Schicht, die in früheren Experimenten beobachtet wurde.
Gleichzeitig wurde eine deutliche Zunahme der Leuchtkraft (etwa eine Verdopplung) im blauen Spektralbereich beobachtet. Diese Helligkeit des künstlichen optischen Leuchtens wurde laut Professor Saveliy Grach vom Lehrstuhl für Radiowellenausbreitung und Radioastronomie der Fakultät für Radiophysik an der Lobatschewski-Universität Nischni Nowgorod, einem der Autoren der Studie, erstmals experimentell nachgewiesen.
Laut dem Wissenschaftler diente das Experiment der Untersuchung der Mechanismen, die der Entstehung künstlichen ionosphärischen Leuchtens unter dem Einfluss von Radiowellen zugrunde liegen. Der Ursprung der energiereichen Elektronen, die bei Kollisionen mit Atomen und Ionen in der Erdatmosphäre in Höhen von 250–300 km das Leuchten verursachen, ist gut als Folge ihrer Beschleunigung durch die bei der Kollision entstehenden Plasmawellen beschrieben. Die Ursache des extrem intensiven Leuchtens in der Es-Schicht ist Wissenschaftlern jedoch weiterhin unklar.
„Das Auftreten solch intensiver Es-Werte ist ein einzigartiges Phänomen und scheint nur in Perioden nahe der maximalen Sonnenaktivität aufzutreten“, sagte der Professor.
Laut seinen Angaben tragen die gewonnenen Daten zu einem tieferen Verständnis der Prozesse bei, die in der oberen Atmosphäre und der unteren Ionosphäre während hoher Sonnenaktivität ablaufen. Die Studie erweitert unser Wissen über die Mechanismen der Wechselwirkung von Radiowellen mit ionosphärischem Plasma und die Entstehung künstlicher optischer Phänomene im erdnahen Weltraum.
Die im Rahmen der Studie gewonnenen Daten bilden die Grundlage für die Entwicklung neuer Methoden zur Diagnose der Ionosphäre und zur Untersuchung ihrer dynamischen Prozesse unter dem Einfluss natürlicher und anthropogener Faktoren. Die Wissenschaftler planen zukünftig weitere experimentelle und theoretische Untersuchungen des entdeckten anomalen Anstiegs der optischen Leuchtkraft unter dem Einfluss von Radiowellen in Gegenwart einer Es-Sperrschicht. Dies soll ein besseres Verständnis der physikalischen Prozesse in der Erdatmosphäre unter dem Einfluss von Sonnenstrahlung ermöglichen.
Die NASA wählte das Missionskonzept, um zu untersuchen, wie Weltraumwetter und Dynamiken innerhalb der Erdatmosphäre die Weltraumumgebung beeinflussen und um die Fähigkeit zu verbessern, Auswirkungen auf kritische Technologien wie GPS und Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn sowie auf Astronauten im Weltraum vorherzusagen.
Die Mission „Dynamic Atmosphere-Ionosphere Explorer“ (DAPHNE) tritt in Phase B ihrer Entwicklung ein. Diese Phase umfasst die Planung und das Design des Fluges und des Betriebs. Laut NASA-Pressemitteilung werden für die Mission identische Zwillingssatelliten eingesetzt, um zu untersuchen, wie sich Veränderungen in der unteren Erdatmosphäre auf die obere Atmosphäre auswirken, wo das Weltraumwetter stattfindet.
Künstlerische Darstellung des Missionskonzepts von DAPHNE (Dynamic Atmosphere-Ionosphere Explorer). Die Farbgebung simuliert Polarlichter und atmosphärische Wellen in der Erdatmosphäre. Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik/Mary Tostanoski
Das DAPHNE-Missionskonzept, das auf geringem Risiko und hohem Nutzen basiert, wird koordinierte Mehrpunktmessungen von Neutralwinden, Temperatur und Zusammensetzung in der Thermosphäre ermöglichen. Ionosphäre und Thermosphäre sind die Bereiche, in denen die neutrale Erdatmosphäre in das ionisierte Plasma des Weltraums übergeht. Innerhalb dieser dünnen Hülle, die den Planeten umgibt, befindet sich die Atmosphäre in ständiger Bewegung, beeinflusst durch Sonnenaktivität und Veränderungen in der unteren Atmosphäre und im erdnahen Weltraum.
Die im Rahmen der DAPHNE-Mission gewonnenen grundlegenden Beobachtungen und physikalischen Erkenntnisse ermöglichen die Nutzung von Daten zur Energie der unteren Atmosphäre zur Verbesserung der Weltraumwettervorhersage. Die Mission wird von Amy Merkel vom Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik der Universität Colorado Boulder geleitet.
Im Jahr 2027 wird eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, um den Fortschritt und die Verfügbarkeit von Finanzmitteln zu bewerten. Bei Bestätigung der Mission werden die geschätzten Gesamtkosten, ohne Start, 250 Millionen US-Dollar (Stand: Fiskaljahr 2023) nicht übersteigen, und ein Starttermin ist frühestens 2029 vorgesehen.
Die DAPHNE-Mission wurde als Konzeptstudie im Rahmen der Ausschreibung für die DYNAMIC-Mission (Dynamical Neutral Atmosphere-Ionosphere Coupling) vorgeschlagen. Finanzierung und Management dieser Mission erfolgen durch das Solar Terrestrial Probes-Programm am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Durch die Auswertung archivierter Beobachtungsdaten von NASA-Missionen haben Wissenschaftler möglicherweise das Rätsel um die Energiequelle einer bestimmten Art von Polarlichterscheinung, den sogenannten Polarlichtbögen, gelöst.
Die Antwort, so behaupten sie, liegt in kosmischen Wellen. Vom Boden aus erscheinen Polarlichter als grüne, leuchtende Lichtvorhänge, die den Nachthimmel durchschneiden. Aus dem Weltraum erscheinen sie als dünne grüne Linien – oder Bögen –, die die Atmosphäre durchdringen, berichtet die Pressestelle der NASA.
Auf diesem Bild, das 2019 über dem Nordwesten Kanadas aufgenommen wurde, erstrecken sich grüne Polarlichtbögen über den Himmel. Der Bogen rechts ist ein typischer Polarlichtbogen, während der hellere Bogen links in eine andere Art von Polarlicht mit perlenartigen Strukturen übergeht. Neil Zeller/NASA
Wissenschaftler wissen, dass Polarlichter entstehen, wenn Elektronen, die durch elektrische Felder im Weltraum beschleunigt werden, mit Atomen in unserer Atmosphäre kollidieren und dabei Licht aussenden. Elektrische Felder fungieren als eine Art „kosmische Batterie“ für die Polarlichter, doch die Wissenschaftler waren sich bisher nicht sicher, wodurch genau diese Batterie angetrieben wird.
Auf der Suche nach Hinweisen entdeckte ein Forscherteam unter der Leitung von Sheng Tian von der University of California, Los Angeles, die Ergebnisse simultaner Beobachtungen der Aurora im April 2015. Diese wurden von den Van-Allen-Sonden der NASA, dem Satelliten DSM F19 (Defense Meteorological Satellite Program) und den bodengestützten Kameras der NASA-Mission THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) durchgeführt. Die kombinierten Beobachtungen lieferten über einen ausreichend langen Zeitraum hinweg vielfältige Perspektiven und lieferten so weitere Informationen über die Bedingungen im Weltraum, die zur Entstehung des Polarbogens beitrugen.
Die Ergebnisse, die am 13. Januar 2026 in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden, legen nahe, dass die elektrischen Felder durch kosmische Wellen, sogenannte Alfvén-Wellen, aktiviert werden, die sich entlang der magnetischen Feldlinien der Erde ausbreiten.
Eine ähnliche Teilchenbeschleunigung wurde von der NASA-Raumsonde Juno um Jupiter beobachtet. Tians Team vermutet, dass Alfvén-Wellen auch die Polarlichter auf Jupiter und anderen Planeten, auf denen Polarlichter beobachtet werden, antreiben könnten.
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