Geomagnetische Stürme sind Störungen des Erdmagnetfelds, die einige Stunden bis mehrere Tage andauern können. Sie entstehen durch externe Einflüsse und resultieren aus einem plötzlichen Anstieg von Teilchen, die von Sonneneruptionen freigesetzt werden und die Magnetosphäre erreichen, wodurch sich das Erdmagnetfeld verändert. Geomagnetische Stürme sind global und beginnen gleichzeitig an allen Punkten der Erde. Die Stärke der beobachteten Stürme variiert jedoch von Ort zu Ort; je höher der Breitengrad, desto stärker ist der Sturm.
In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was geomagnetische Stürme sind, was ihre Eigenschaften und Gefahren sind.
Entstehung geomagnetischer Stürme
Das Auftreten geomagnetischer Stürme hängt mit der Sonnenaktivität zusammen. Die Sonne sendet ständig Teilchen aus, den sogenannten Sonnenwind. Diese Teilchen dringen normalerweise nicht in die Erdatmosphäre ein, da sie von der Erdmagnetosphäre abgelenkt werden.
Die Sonne hat jedoch keine konstante Aktivität, sondern zeigt eine Aktivität, die über eine Dauer von 11 Jahren im sogenannten "Sonnenzyklus" variiert, der durch die Anzahl der Sonnenflecken quantifiziert wird, die sie in jeder Periode sieht. Moment. . Während dieses 11-Jahres-Zyklus hat sich die Sonne von minimaler Aktivität mit fast verschwindenden Sonnenflecken bis zu maximaler Aktivität mit einer signifikanten Zunahme der Sonnenfleckenzahl verändert.
Sonnenflecken entsprechen kühleren Regionen in der Photosphäre der Sonne, in denen das Magnetfeld besonders stark ist. Sie gelten als aktive Regionen der Sonne. In diesen Sonnenflecken treten Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe (CMEs) auf. Eine Sonneneruption ist ein heftiger Ausbruch, der große Mengen an koronalem Material in den interplanetaren Raum schleudert und dadurch die Dichte und Geschwindigkeit des Sonnenwinds verändert. Weitere Informationen zu diesem Prozess finden Sie im Artikel über Sonnenstürme.
Wenn CMEs groß genug sind und in Richtung der Erde auftreten, kann die erhöhte Dichte und Geschwindigkeit des Sonnenwinds die Magnetosphäre der Erde verzerren und geomagnetische Stürme erzeugen. Diese wirken sich gleichzeitig auf den gesamten Planeten aus, und je nachdem, wie schnell der Sonnenwind heftig ausstößt, kann es einen Tag oder einige Tage dauern, bis sie auftreten, da dieses Phänomen auf der Sonne auftritt.
In den letzten Jahren wurden mehrere Satellitenmissionen ins All gestartet, um die Sonnenaktivität von verschiedenen Standorten aus zu überwachen und frühzeitig vor koronalen Massenauswürfen zu warnen, die die Erde betreffen könnten. Mehr dazu erfahren Sie im Artikel über Weltraumwetter.
Wie misst man geomagnetische Stürme?
Ein geomagnetischer Sturm wird an geomagnetischen Observatorien als ziemlich plötzliche Störung aufgezeichnet, die Komponenten des Erdmagnetfelds beeinflusst und einen Tag oder länger anhält, bis die Ruhe wiederhergestellt ist.
Zur Quantifizierung der Stärke geomagnetischer Stürme wurde der Geomagnetische Index herangezogen. Am häufigsten werden der Dst-Index, der die magnetische Aktivität eines Netzwerks von vier geomagnetischen Observatorien in der Nähe des magnetischen Äquators repräsentiert, und der Drei-Stunden-Index, der die Aktivität abbildet, verwendet.
Erdmagnetismus wird alle drei Stunden durchgeführt. Unter letzteren ist der K-Index der am häufigsten verwendete, ein quasi-logarithmischer geomagnetischer Index, der die Störung des lokalen Erdmagnetfeldes darstellt und auf der Tagesverlaufskurve des geomagnetischen Observatoriums an ruhigen Tagen basiert. Diese wird in dreistündigen Intervallen gemessen. Auf planetarer Ebene wird der Kp-Index definiert, der durch Berechnung des gewichteten Durchschnitts der K-Indizes ermittelt wird, die in einem globalen Netzwerk geomagnetischer Observatorien beobachtet werden.
Die US-amerikanische Behörde NOAA hat eine Skala zur Quantifizierung der Intensität und der Auswirkungen geomagnetischer Stürme definiert. Sie besteht aus fünf möglichen Werten (G1 bis G5), die mit dem erreichten Kp-Indexwert korrelieren und die durchschnittliche Häufigkeit des Auftretens in jedem Sonnenzyklus darstellen . Weitere Informationen zu dieser Skala finden Sie im Artikel über Geomagnetismus.
Space Weather umfasst die Untersuchung der durch Sonnenaktivität verursachten Umweltbedingungen zwischen Sonne und Erde und der damit verbundenen Risiken.
Derzeit gibt es weltweit viele Organisationen, die sich auf Weltraumwetter spezialisiert haben und daran arbeiten, die Sonne und ihre Auswirkungen auf die Erde zu überwachen, indem sie Daten von Satelliten, geomagnetischen Observatorien und anderen Sensoren sammeln. In Spanien führt der Nationale Dienst für Weltraummeteorologie (SEMNES) diese Überwachungs- und Verbreitungsmissionen unter Beteiligung des National Geographic Institute durch, das Daten von seinem geomagnetischen Observatorium bereitstellt.
Auswirkungen geomagnetischer Stürme
Die Auroras
Geomagnetische Stürme sind in der Regel kleinräumig und verursachen keine Schäden. Die Nordlichter auf der Nordhalbkugel und die Südlichter auf der Südhalbkugel sind die schönsten Erscheinungsformen geomagnetischer Stürme. Sie entstehen durch die Wechselwirkung geladener Sonnenpartikel mit der Erdatmosphäre. Wenn durch einen koronalen Massenauswurf große Mengen an Material auf die Erde treffen, versucht das Erdmagnetfeld, diese Partikel abzulenken. Sie dringen jedoch in die Nähe der magnetischen Pole ein und gelangen in die oberen Atmosphärenschichten. Dort reagieren die Partikel mit den atmosphärischen Gasen (Sauerstoff, Stickstoff), die dann miteinander reagieren und so die Farben erzeugen, die wir sehen.
Obwohl Polarlichter in höheren Breitengraden häufig vorkommen, können sie, wenn sie mit extremen geomagnetischen Stürmen einhergehen, auch in deutlich niedrigeren Breitengraden beobachtet werden. So erzeugte beispielsweise das große Carrington-Ereignis vom 1. September 1859 Polarlichter in Europa, Mittelamerika und Hawaii. In Spanien war dieses Phänomen sehr auffällig und wurde damals von den lokalen Medien berichtet. Um mehr darüber zu erfahren, empfehlen wir Ihnen, sich über die Nordlichter zu informieren.
Geomagnetische Sturmschäden
In weniger häufigen Fällen, in denen geomagnetische Stürme intensiver sind, können sie Schäden an Infrastruktur und Menschen verursachen.
Zum einen sind Satelliten der Gefahr ausgesetzt, von geladenen, energiereichen Teilchen getroffen zu werden, was ihre Struktur beschädigen oder ihren Betrieb beeinträchtigen kann . Dies könnte Positionierungssysteme, Navigationssysteme oder Kommunikationssatelliten betreffen und erhebliche Schäden und finanzielle Verluste für die gesamte Infrastruktur verursachen, die auf diese Systeme angewiesen ist.
Andererseits sind Stromverteilungsnetze und unterirdische Metallrohre, die geomagnetisch induzierte Ströme (GIC) erzeugen können, äußerst empfindlich. Diese Ströme können Stromnetze stark beschädigen und Hochspannungstransformatoren überhitzen oder sogar durchbrennen lassen, wie es beispielsweise beim geomagnetischen Sturm vom 13. März 1989 geschah, der einen verheerenden Stromausfall in Québec , Kanada, verursachte. Öl- und Gaspipelines sind durch GIC korrosionsgefährdet, und auch Eisenbahnsignalanlagen können beschädigt werden und stellen somit ein Risiko dar.
Auch bei Flugreisen sind Menschen von starken geomagnetischen Stürmen betroffen. Aus diesem Grund werden Flugzeuge auf Polarrouten während intensiver geomagnetischer Stürme oft umgeleitet, und Astronauten müssen an Bord bleiben, bis die Auswirkungen des Sturms nachlassen.
Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über geomagnetische Stürme und ihre Eigenschaften erfahren können.
