Sonne im Leistungshoch

Die Sonne ist seit etwa 60 Jahren aktiver als jemals in 8000 Jahren zuvor. Dies hat eine internationale Forschergruppe um Sami K. Solanki und Manfred Schüssler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau herausgefunden. Die Wissenschaftler prognostizieren darüber hinaus, dass die solare Aktivität in wenigen Jahrzehnten abflauen wird.

Schon 2003 hatten die Forscher erste Hinweise darauf entdeckt, dass die Sonne heute aktiver ist als in den vergangenen 1000 Jahren. Mittels einer Isotopenanalyse von jahrtausendealten Bäumen konnten sie jetzt den Zeitraum auf 11400 Jahre - dem Ende der letzten Eiszeit - ausdehnen. Dabei stellten die Astrophysiker fest, dass die Sonne seit den 1940er-Jahren aktiver ist als in den acht Jahrtausenden zuvor. Dies bedeutet, dass sie mehr dunkle Sonnenflecken, aber auch mehr Eruptionen und Gasausbrüche zeigt als in der Vergangenheit. Ursache und Energiequelle für alle diese Phänomene ist das solare Magnetfeld.

Zoom für Bild Dieser große Sonnenfleck tauchte Anfang September 2004 auf
Bildbeschreibung:
Dieser große Sonnenfleck tauchte Anfang September 2004 auf. Das Bildfeld umfasst etwa 45000 mal 30000 Kilometer auf der Sonne - die Erde würde also mehrfach auf das Foto passen. Sonnenflecken erscheinen dunkel, weil das in ihnen durch die Oberfläche tretende starke Magnetfeld den Energietransport durch Gasströmungen unterdrückt. Im inneren, dunkleren Bereich des Sonnenflecks (Umbra) steht das Magnetfeld senkrecht, während es in der etwas helleren Peripherie (Penumbra) weitgehend horizontal verläuft. (FOTO: MPI FÜR SONNENSYSTEMFORSCHUNG/VASILY ZAKHAROV)

Seit dem frühen 17. Jahrhundert beobachten Astronomen durch ihre Teleskope regelmäßig die Sonnenflecken - Regionen auf der Oberfläche, in denen starke Magnetfelder die Energieversorgung aus dem Inneren behindern. Dadurch kühlen die Gebiete um etwa 1500 Grad ab und erscheinen im Vergleich zu ihrer rund 5800 Grad heißen Umgebung dunkel. Die Zahl der Sonnenflecken schwankt in einem etwa elfjährigen Zyklus. Für die "präteleskopische" Zeit vor 1610 lässt sich die Sonnenaktivität nicht aus direkten Beobachtungen ableiten. Dennoch gelangen die Wissenschaftler an die gewünschten Informationen: Sie sind als so genannte kosmogene Isotope gespeichert - radioaktive Atomkerne, die in der oberen Atmosphäre der Erde produziert werden, wenn ein energiereiches Teilchen der kosmischen Strahlung auf ein Luftmolekül trifft.

Dazu gehört das Isotop C-14, radioaktiver Kohlenstoff, der auch zur Altersbestimmung von Holz dient. Die Menge des produzierten C-14 hängt davon ab, wie viele Teilchen der kosmischen Strahlung die Erdatmosphäre erreichen. Deren Zahl wiederum schwankt mit der Stärke der Sonnenaktivität: Ist sie hoch, so bildet das solare Magnetfeld einen Schutzschild gegen diese aus den Tiefen des Weltalls kommenden Partikel; bei niedriger Aktivität dagegen steigt die Intensität der kosmischen Strahlung, weil sie vom schwächeren Magnetfeld der Sonne nur mehr ungenügend abgeschirmt wird. Ergebnis: Bei höherer Sonnenaktivität entsteht weniger, bei geringerer Sonnenaktivität mehr C-14.

Zoom für Bild Fingerabdruck der Sonnenaktivität
Bildbeschreibung:
Fingerabdruck der Sonnenaktivität: Aus C14-Daten rekonstruierte Fleckenzahlen für die vergangenen 11400 Jahre erscheinen im oberen Teil des Diagramms als blaue, die direkt beobachteten Fleckenzahlen seit 1610 als rote Kurve. Die verlässlichen C14-Daten enden 1900 - der starke Anstieg der Sonnenaktivität im 20. Jahrhundert tritt dort nicht in Erscheinung. Die Rekonstruktion zeigt deutlich, dass ein vergleichbarer Zeitraum hoher Sonnenaktivität mehr als 8000 Jahre zurückliegt. Unten: Vergrößerter Ausschnitt des im oberen Bild schraffierten Zeitraums mit mehreren Episoden hoher Sonnenaktivität, die sich mit jener im 20. Jahrhundert vergleichen lässt. (GRAFIK: MPI FÜR SONNENSYSTEMFORSCHUNG)

Das auf diese Weise gebildete C-14 findet sich unter anderem in Baumstämmen. Einige dieser Stämme lassen sich noch Jahrtausende nach ihrem Absterben intakt aus dem Untergrund bergen. Die Forscher messen das in ihnen gespeicherte C-14 und bestimmen aus den Baumringen das Jahr, in dem der radioaktive Kohlenstoff aufgenommen wurde. Auf diese Weise hat das Team um Solanki und Schüssler die Produktionsrate von C-14 über 11400 Jahre zurückverfolgt und daraus schließlich die Zahl der Sonnenflecken ermittelt. Der Wert liefert auch ein gutes Maß für verschiedene andere Phänomene der solaren Aktivität. Da die Leuchtkraft der Sonne im Promille-Bereich schwankt, ergibt sich aus der neuen Rekonstruktion, dass der Stern heute ein wenig heller strahlt als in den 8000 Jahren davor. Aus dem Studium der früheren Perioden mit hoher Sonnenaktivität sagen die Forscher aber auch voraus, dass die gegenwärtig hohe Aktivität der Sonne wahrscheinlich nur noch wenige Jahrzehnte andauern wird.

Ob dieser Effekt wesentlich zur globalen Erwärmung des Erdklimas im vergangenen Jahrhundert beigetragen hat, ist ungeklärt. Die Max-Planck- Forscher weisen darauf hin, dass die Sonnenaktivität seit etwa 1980 auf ungefähr konstantem Niveau verharrt - abgesehen von Schwankungen mit dem elfjährigen solaren Aktivitätszyklus -, dass aber die Temperatur auf der Erde in diesem Zeitraum stark gestiegen ist.

Dokumentinfo