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News: Sonnenfleckenzyklus 23

Wenn die Sonne so richtig aktiv wird, dann bekommen wir auf der Erde das direkt zu spüren: Unsere Kommunikationseinrichtungen werden gestört, Radio- und Fernsehsatelliten fallen aus, und sogar das Klima hängt wahrscheinlich von der Anzahl der Sonnenflecken ab. Das kommende Aktivitätsmaximum wird zwar nach Meinung der Wissenschaftler keine neuen Rekorde aufstellen, aber dennoch deutlich über dem Durchschnitt liegen.
Das sagen die NASA-Wissenschaftler David Hathaway, Robert M. Wilson und Edwin J. Reichmann vom Marshall Space Flight Center voraus (Journal of Geophysical Research (Space Physics), Ausgabe vom Mai 1998).

Momentan befindet sich die Sonne in der Anstiegsphase ihres 23. Aktivitätszyklus. In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden die Zyklen rückwirkend seit 1749 numeriert. Rudolf Wolf vom Zürich Observatory hatte im Jahre 1848 die Fleckenrelativzahl als Maß für die Häufigkeit von Sonnenflecken eingeführt. Sie stellt eine Kombination aus der Anzahl der Fleckengruppen und der isoliert auftretenden Sonnenflecken dar. Durchschnittlich alle elf Jahre durchläuft die Fleckenrelativzahl ein Maxmimum, in dem sich die Polarität des Magnetfeldes der Sonne umkehrt. Somit umfaßt ein vollständiger magnetischer Aktivitätszyklus zwei optisch sichtbare Fleckenzyklen und dauert etwa 22 Jahre. Beim gegenwärtigen Sonnenfleckenzyklus mit der Nummer 23 handelt es sich um die zweite Hälfte des aktuellen magnetischen Aktivitätszyklus. Den ersten Teil bildete der vorhergehende Zyklus 22, der 1986 begann.

"Die Astronomen sind sich einig, daß das Maximum der Fleckenrelativzahl dieses Zyklus über dem Durchschnitt liegen wird und der Anstieg dorthin vermutlich sehr schnell erfolgt", sagt Wilson. Das Sonnenfleckenmaximum wird allerdings keine kurzfristige Spitze sein, sondern ein zwei bis vier Jahre andauernder Zeitraum größter Aktivität. Voraussichtlich im Jahre 1999 wird der Zyklus 23 in diese Phase eintreten.

Es steckt mehr als nur wissenschaftliche Neugier hinter dem Wunsch, den Sonnenzyklus vorherzusagen. Eine aktive Sonne kann geomagnetische Stürme verursachen, welche Satelliten gefährden sowie die Kommunikations- und Energieversorgungssysteme auf der Erde stören können. Außerdem wird die äußere Atmosphäre der Erde aufgeheizt, so daß Raumfahrzeuge einem größeren atmosphärischen Widerstand ausgesetzt sind. Es gibt sogar Hinweise darauf, daß das Erdklima mit den Sonnenflecken in Verbindung steht. So fiel zum Beispiel die "Kleine Eiszeit" mit dem sogenannten Maunder-Minimum zusammen, das von 1645 bis 1715 dauerte. Während dieser Periode war die Anzahl der Sonnenflecken sehr niedrig. Nach Aussage von Wilson gibt es zudem gewichtige statistische Korrelationen zwischen der gegenwärtigen Entwicklung des Klimas und Tendenzen in der Sonnenaktivität (Journal of Geophysical Research (Atmosphere)).

Doch Hathaway räumt ein, daß nach 250 Jahren der Beobachtung – von denen die letzten 150 Jahre als verläßlich anzusehen sind – die Vorhersagen immer noch dem Bauernkalender ähneln. "Da ist keine richtige Physik dabei", erklärt er, " es ist alles nur Statistik." Der Grund für die Unsicherheiten ist darin zu sehen, daß die Sonnenflecken nach Meinung der Wissenschaftler von einem Dynamo gespeist werden. Sie gehen davon aus, daß dieser Dynamo unter der Photospäre liegt, sind sich aber unsicher, wovon dieser Dynamo kontrolliert wird.

Darum werten sie Meßergebnisse von verschiedenev Aktivitäten, die mit der Sonne in Zusammenhang stehen, aus und suchen nach Mustern, die dem Sonnenfleckenzyklus folgen. Das beinhaltet unter anderem Änderungen in den Indizes des Erdmagnetfeldes (wie den aa- und den Ap Index, die auf Schwankungen des Sonnenwindes reagieren), das Auftreten von Flecken in hohen Breitengraden der Sonne, die daraus folgende Stärke des Feldes an den Sonnenpolen und die Anzahl der Tage mit magnetischen Störungen auf der Erde (wenn der Ap-Index 25 übersteigt), die während eines Zyklus aufgetreten sind.

Ein Teil des geomagnetischen Index ist direkt proportional zur Anzahl der Sonnenflecken. Diese Komponente ändert sich entsprechend dem gegenwärtigen Sonnenzyklus und hängt mit sporadisch auftretenden Ereignissen wie Flares und dem Verschwinden von Protuberanzen zusammen. Für den übrigen Anteil haben die Forscher noch keine Erklärung. "Möglicherweise hängt es mit den polaren Feldern zusammen", sagt Wilson. Er führt aus, daß die Koronalöcher an den Sonnenpolen dann besonders groß sind, wenn der Sonnenfleckenzyklus ein Minimum erreicht hat. Bei den Koronalöchern handelt es sich um Gebiete, in denen die Korona nur vergleichsweise wenig Röntgenstrahlung emittiert. Das Maximum der geomagnetischen Indizes tritt gewöhnlich einige Jahre vor einem Sonnenfleckenminimum auf.

Die gesammelten Anzeichen dienen als gute Indikatoren dafür, wie sich der Sonnenfleckenzyklus entwickeln wird. Hathaway verfügt über zahlreiche Graphiken, die verschiedene Prognoseverfahren zeigen, die an den vergangenen Sonnenfleckenzyklen getestet wurden. Dazu wurden Daten vom Beginn des jeweiligen Zyklus benutzt, um "vorherzusagen", wie der Rest des Zyklus wohl verlaufen würde. In den meisten Fällen kamen die Berechnungen ziemlich nah an die Wirklichkeit heran. Eine Ausnahme bildet der 19. Zyklus, der mit einer Fleckenrelativzahl von 190 der gegenwärtige Spitzenreiter ist. Das war 1957, gerade als die ersten Satelliten gestartet wurden.

Basierend auf mehreren Prognoseverfahren sagen Hathaway, Wilson und Reichmann voraus, daß sich der 23. Zyklus schneller als gewöhnlich seinem Maximum nähern und es während der zweiten Jahreshälfte 1999 sowie der ersten Jahreshälfte 2000 erreichen wird. Die Fleckenrelativzahl sagen sie mit 170 +/- 20 voraus. Weiterhin erwarten die Wissenschaftler, daß der Zyklus 23 bis irgendwann im Jahr 2006 andauern wird, wenn der nächste Zyklus (Nummer 24) beginnen sollte.

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