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Planeten könnten für geringere Sonnenaktivität
verantwortlich sein
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der TU Wien
astronews.com
12. August 2025
Unsere Sonne ist etwa fünfmal weniger magnetisch aktiv als
andere sonnenähnliche Sterne – praktisch ein Spezialfall. Der Grund dafür könnte
in den Planeten unseres Sonnensystems liegen, sagen Forschende aus Dresden. Sie
haben in den letzten zehn Jahren ein Modell entwickelt, das die bekannten
Aktivitätszyklen der Sonne aus dem zyklischen Einfluss der Gezeitenkräfte der
Planeten ableitet.
Koronale Massenauswürfe hängen eng mit der
magnetischen Aktivität der Sonne zusammen. Dass diese
gegenüber der Aktivität anderer sonnenähnlicher Sterne
deutlich reduziert ist, könnte auf die Synchronisation durch
die Gezeitenwirkung der Planeten zurückzuführen sein.
Bild: NASA / GSFC / SDO [Großansicht] |
Momentan ist die Sonne zwar nahe an einem Aktivitätsmaximum, wie es nur etwa
alle elf Jahre auftritt. Auf der Erde beobachten wir deshalb mehr Polarlichter
und Sonnenstürme sowie ein insgesamt turbulenteres Weltraumwetter. Dieses hat
Auswirkungen auf Satelliten im All bis hin zu technologischer Infrastruktur auf
der Erde. Trotzdem sind im Vergleich zu anderen sonnenähnlichen Sternen die
stärksten beobachteten Strahlungsausbrüche unserer Sonne um den Faktor 10 bis
100 schwächer. Diese vergleichsweise ruhige Umgebung könnte eine wichtige
Voraussetzung für eine bewohnbare Erde sein. Auch aus diesem Grund möchte die
Sonnenphysik verstehen, was genau die Sonnenaktivität antreibt.
Bekannt ist, dass die Sonnenaktivität zahlreichen Mustern folgt – sowohl
kürzeren als auch längeren periodischen Schwankungen, die von wenigen hundert
Tagen bis zu mehreren tausend Jahren reichen. Die zugrundeliegenden
physikalischen Mechanismen erklären Forschende jedoch teils sehr
unterschiedlich. Das von Frank Stefanis Team vom Institut für Fluiddynamik am
Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) entwickelte Modell betrachtet die
Planeten als Taktgeber (astronews.com berichtete): Demnach vereinen Venus, Erde
und Jupiter etwa alle elf Jahre ihre Gezeitenkräfte auf die Sonne. Über einen
komplexen physikalischen Mechanismus geben sie dem inneren magnetischen Antrieb
der Sonne dabei jedes Mal einen kleinen Schubs. In Kombination mit der
rosettenförmigen Bahnbewegung der Sonne führt dies zu sich überlagernden
periodischen Schwankungen unterschiedlicher Länge – genau wie bei der Sonne
beobachtet.
"Alle identifizierten Sonnenzyklen sind eine logische Konsequenz unseres
Modells, dessen Erklärungskraft und innere Konsistenz wirklich verblüffend ist.
Mit jeder Verfeinerung unseres Modells haben wir weitere Übereinstimmungen mit
beobachteten Perioden gefunden", sagt Stefani. In der nun veröffentlichten
Studie ist dies die QBO – "Quasi Biennial Oscillation" – eine ungefähr
zweijährige Schwankung verschiedener Aspekte der Sonnenaktivität. Der Clou: Die
QBO lässt sich in Stefanis Modell nicht nur einer genauen Periode zuordnen,
sondern sie führt auch automatisch zu einer gedämpften Sonnenaktivität.
Bislang wurde typischerweise von QBO-Perioden von 1,5 bis 1,8 Jahren in
Sonnendaten berichtet. Einige Forschende hatten in früheren Arbeiten einen
Zusammenhang zwischen der QBO und sogenannten Ground-Level-Enhancement-Ereignissen
vorgeschlagen. Dabei handelt es sich um sporadische Vorkommnisse, bei denen
energiereiche solare Teilchen zu einem plötzlichen Anstieg der kosmischen
Strahlung auf der Erdoberfläche führen. "Eine Arbeit aus dem Jahr 2018 zeigte,
dass solche in Bodennähe gemessenen Strahlungsereignisse bevorzugt in der
positiven Phase einer Schwingung mit einer Periode von 1,73 Jahren auftraten.
Entgegen der üblichen Annahme, dass diese Sonnenpartikel-Ausbrüche zufällige
Phänomene sind, deutet diese Beobachtung auf einen zugrunde liegenden getakteten
Prozess hin", sagt Stefani.
Deshalb analysierten er und seine Kollegen deren Abfolge erneut. Sie fanden
die höchste Übereinstimmung für eine Periode von 1,724 Jahren. "Dieser Wert
liegt bemerkenswert nahe an dem Wert von 1,723 Jahren, der in unserem Modell als
Aktivitätszyklus ganz natürlich auftritt", sagt Stefani. "Wir gehen davon aus,
dass es sich dabei um die QBO handelt." Während das Sonnenmagnetfeld in einem
Zeitraum von elf Jahren zwischen Minimum und Maximum hin- und herpendelt, prägt
die QBO der Feldstärke ein zusätzliches, kurzperiodisches Muster auf. Dadurch
drosselt sie die Feldstärke insgesamt, da das Sonnenmagnetfeld nicht so lange
Zeit bei seinem maximalen Wert verweilt. In einem Häufigkeitsdiagramm ergeben
sich zwei Peaks: einer bei der maximalen Feldstärke und ein zweiter beim
Zurückschwingen der QBO. Dieser Effekt ist als Bimodalität des Sonnenmagnetfelds
bekannt.
In Stefanis Modell führen die zwei Peaks – als logische Folge der QBO – zu
einer im Mittel reduzierten Stärke des Sonnenmagnetfeldes. "Dieser Effekt ist so
wichtig, weil die Sonne bei den höchsten Feldstärken auch am aktivsten ist. Dann
treten die stärksten Ereignisse mit riesigen geomagnetischen Stürmen auf, wie
1859 das Carrington-Ereignis, als Polarlichter selbst in Rom und Havanna zu
sehen waren und hohe Spannungen Telegrafenleitungen beschädigt haben. Wenn das
Magnetfeld der Sonne aber nun deutlich längere Zeit bei kleineren Feldstärken
liegt, reduziert das die Wahrscheinlichkeit für die ganz heftigen Events",
ordnet Stefani ein.
Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Solar Physics erschienen ist.
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