Eine in Space Weather veröffentlichte Studie bestätigt, dass der hundertjährige Gleissberg-Zyklus sein Minimum überschritten hat, womit eine 15-jährige Ruhephase endete und bis Mitte des Jahrhunderts stärkere Sonnenzyklen prognostiziert werden.
Basierend auf dem Jahrhunderttrend prognostizieren Forscher, dass die Sonnenzyklen 26, 27 und 28 zunehmend stärker werden. Der Sonnenzyklus 26, der um 2036 seinen Höhepunkt erreicht, könnte den aktuellen Zyklus übertreffen, während der Sonnenzyklus 28, der um 2055 erwartet wird, das Gleissberg-Maximum markieren könnte.
Bei den Daten handelt es sich um modellbasierte Projektionen und nicht um offizielle Prognosen der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) oder der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Dennoch deutet das Gleissberg-Modell darauf hin, dass die 2030er bis 2050er Jahre die intensivsten Sonnenbedingungen seit über einem Jahrhundert mit sich bringen könnten.
„Angesichts der stark steigenden Startraten wird es wichtig sein, Veränderungen im Weltraum einzuplanen, da Tausende von Satelliten und Raumfahrzeugen von allen Seiten durchfliegen“, sagte Kalvyn Adams von der University of Colorado, Hauptautor der neuen Studie. „Sonnenaktivität und Partikelflüsse könnten sich in den kommenden Jahrzehnten stark verändern.“
Auswirkungen auf Erde und Technologie
Ein Anstieg der Sonnenaktivität im Jahrhundertmaßstab hat direkte Folgen für moderne Systeme.
Satelliten und Raumfahrzeuge sind in Zeiten erhöhter UV-Strahlung einem erhöhten Luftwiderstand ausgesetzt, was ihre Umlaufbahn verkürzt. Auch die Strahlungswerte steigen, was das Risiko von Elektronikausfällen und Betriebsstörungen erhöht.
Stromnetze sind anfällig für starke geomagnetische Stürme, die in langen Übertragungsleitungen Ströme induzieren können. In schweren Fällen kann dies zu großflächigen Stromausfällen und Schäden an der Infrastruktur führen.
Der Luftverkehr und die Kommunikation sind betroffen, da polare Flugrouten und Hochfrequenzfunkverbindungen während Sonnenstürmen unterbrochen werden. Dies kann zu Umleitungen von Flugzeugen und einer verringerten Zuverlässigkeit globaler Kommunikationsnetze führen.
Polarlichter und die Atmosphäre reagieren auf intensive Sonnenzyklen mit erhöhter Aktivität in mittleren Breiten. Dies erhöht zwar die Sichtbarkeit der Polarlichter, trägt aber auch zu atmosphärischen Störungen und Schwankungen bei.
Für eine Welt, die zunehmend auf Weltrauminfrastruktur angewiesen ist, sind diese langfristigen Sonnenzyklen nicht länger nur eine wissenschaftliche Kuriosität. Sie sind ein entscheidender Bestandteil der Planung für die Widerstandsfähigkeit von Satelliten, Energiesystemen und Kommunikationssystemen in den kommenden Jahrzehnten.
Beweise aus der Südatlantik-Anomalie
Forscher entdeckten den Wendepunkt des Gleissberg-Zyklus in der Südatlantischen Anomalie, einer Region, in der das Erdmagnetfeld am schwächsten ist und Satelliten eine ungewöhnlich hohe Strahlenbelastung aufzeichnen. Adams erklärte:
„Wir haben Protonen in der Südatlantischen Anomalie untersucht“, sagte Adams. „Das sind Teilchen von der Sonne, die der Erde ungewöhnlich nahe kommen, weil der magnetische Schutzschild unseres Planeten über dem Südatlantik schwach ist.“
Die Polar Operational Environmental Satellites (POES) der NOAA verfolgen seit Jahrzehnten gefangene Protonen in dieser Region. Von 1998 bis 2021 zeigten Daten von NOAA-15 einen stetigen Anstieg des Protonenflusses, was mit einer verringerten solaren Ultraviolettstrahlung während des Gleissberg-Minimums übereinstimmt.
Dieses Muster kehrte sich 2022 abrupt um. Mit der Intensivierung des Sonnenzyklus 25 stieg der solare Radiofluss F10.7 stark an. Die daraus resultierende atmosphärische Erwärmung dehnte die obere Atmosphäre aus und führte zu vermehrten Kollisionen, die die Protonenpopulation verringerten. Messungen von NOAA-15 und NOAA-19 zeigen einen starken Rückgang des Flusses zwischen 2022 und 2024.
„Protonen in der Südatlantischen Anomalie sind ein Vorbote des Gleissberg-Zyklus“, sagte Adams. „Wenn diese Protonen abnehmen, bedeutet das, dass der Gleissberg-Zyklus kurz vor einem Anstieg steht. Genau das haben wir herausgefunden.“
Der Rückgang der Protonenkonzentrationen steht im Einklang mit anderen Anzeichen einer zunehmenden Sonnenaktivität. Die Zahl der Sonnenflecken nimmt schneller zu als erwartet, und die ultraviolette Strahlung der Sonne nimmt zu. Beobachtungen von NOAA und NASA bestätigen, dass der Sonnenzyklus 25 die offiziellen Prognosen bereits übertroffen hat. Zusammengenommen deuten diese Entwicklungen darauf hin, dass das Gleissberg-Minimum beendet ist und die Sonne in eine stärkere Phase eintritt.
Der lange Rhythmus des Gleissberg-Zyklus
Die Sonnenaktivität wird am häufigsten durch den 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus beschrieben. Über längere Zeiträume wird dieser Zyklus durch den 80 bis 100 Jahre dauernden Gleissberg-Zyklus moduliert.
Der deutsche Astronom Wolfgang Gleissberg beschrieb dieses Muster erstmals 1939. Er stellte fest, dass die Sonnenfleckenaktivität während ihrer Minima schwächer und während ihrer Maxima stärker wird. Der Zyklus erstreckt sich über mehrere elfjährige Perioden und führt zu jahrzehntelangen Schwankungen der Gesamtintensität der Sonne.
Etwa 15 Jahre lang verharrte die Sonne in der Nähe eines Gleissberg-Minimums. Dazu gehörte auch der Sonnenzyklus 24, der im April 2014 mit der niedrigsten geglätteten Sonnenfleckenzahl seit über einem Jahrhundert seinen Höhepunkt erreichte. Neue Erkenntnisse bestätigen nun, dass diese ausgedehnte Tiefphase beendet ist und die Sonnenaktivität wieder zunimmt.
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