Ohne Sonne wäre die Erde kalt und tot. Doch kommen von ihr auch Strahlen, die das gerade entstandene Leben sofort wieder vernichten würden. Die Erde besitzt aber ein sehr wirkungsvolles Schutzschild, das sie vor diesem Verderben schützt. Lange wusste man überhaupt nichts von dieser Gefahr, die von der Sonne ausgeht. Allerdings vermuteten schon die Gelehrten im alten China, dass die Sonne eine Substanz abstrahlen muss, denn ihnen war aufgefallen, dass die Schweife aller Kometen stets von der Sonne weg zeigen. Daher vermuteten sie so etwas wie einen Sonnenwind.

Erst 1947 erkannte der deutsche Physiker Ludwig Biermann, dass es solare Materie sein muss, die die Plasmaschweife von Kometen in eine Richtung zwingt. Tatsächlich emittiert die Sonne einen Partikelstrom, der für das Leben auf der Erde tödlich wäre. Wie schützt sich die Erde vor diesem Bombardement von der Sonne? Es ist das Magnetfeld, dass den tödlichen Partikelstrom um die Erde lenkt.

1962 startete die amerikanische Raumsonde Mariner-2 zum Planeten Venus. An Bord befand sich ein Detektor, der messen sollte, ob von der Sonne wirklich Teilchen kommen. Die Signale, die Mariner-2 auffing, ließen keinen Zweifel mehr zu: Der Weltraum ist angefüllt mit einem Sonnenwind, der mit einer Geschwindigkeit bis zu 800 km/Sekunde in alle Richtungen abgestrahlt wird: in einer Sekunde von Basel bis nach Hamburg. Ohne das irdische Magnetfeld hätte kein Leben auf der Erde entstehen können. Der Sonnenwind hätte die Atmosphäre längst ins All verweht. Die Bedingungen auf der Erde wären bizarr. Durch das Fehlen einer Atmosphäre würden die Oberflächentemperaturen verrückt spielen. Auf der Tagseite wären die Temperaturen so heiß, dass alle Ozeane verdampfen würden. Die Nachtseite würde schlagartig in eine Kältestarre fallen. Auch würden alle Meteoritenkrater erhalten bleiben. Die Erde würde nicht anders aussehen als der Mond.

Wie entsteht eigentlich der rettende Magnetschild? Da die Erde im Inneren glutflüssig ist, befindet sich der flüssige Erdmantel ständig in Bewegung. Mann nennt die Hitzeströme Konvektionsströme. Durch sie entsteht das Magnetfeld. Auf dem Bild erkennt man einen Strahlenkranz an den Polen. Hier gelangt etwas Sonnenwind zur Erde. Dadurch wird die Atmosphäre zum Leuchten angeregt. Das Polarlicht entsteht. Bei extrem starker Sonnenaktivität können wir in manchen Nächten hier in Süddeutschland Polarlichter sehen. Dann leuchtet der Himmel rot und grün.

Wenn die Partikelströme der Sonne das magnetische Schutzschild der Erde treffen, werden dadurch wie in einem gigantischen Transformator Ströme hervorgerufen, die für die Korrosion von Erdölpipelines und Störungen der Elektrizitätsversorgung verantwortlich sind. Bei einem starken Sonnensturm sind 1989 in Kanada mehrere Transformatoren explodiert und mehr als 6 Millionen Menschen mussten einen Tag ohne Strom auskommen.

Raumfahrttechniker überlegen gegenwärtig allen Ernstes, ob man mit riesigen Segeln den Sonnenwind nutzen könnte. Dann wäre man in der Lage, mit der Sonnenkraft bis in die hintersten Winkel unseres Sonnensystems mit einem Minimum an Treibstoff zu reisen mit einer hohen Geschwindigkeit reisen - eine phantastische Vorstellung. 2010 haben die Japaner die Sonnensegel-Raumsonde Ikaros in den Weltraum gebracht. Mit einem 173m2 großen Segel dient die Sonde dem Versuch, zumindest Richtungsänderungen zur Navigation mit Hilfe der Sonnenstrahlung zu testen. Die Kraft auf dieses Segel ist allerdings klein, sie entspricht im günstigsten Fall der Gewichtskraft einer Masse von 0,2 Gramm. So viel wiegt etwa eine Messerspitze voll Salz.

Wissen kompakt

• Das Magnetfeld der Erde: Von der Sonne prasseln ständig gefährliche Strahlungen auf die Erde, die alles Leben in kürzester Zeit vernichten würden. Im Erdinneren, in 3000 km Tiefe, wird jedoch ein eigenes rettendes Schutzschild erzeugt: die Magnetosphäre. Sie verhindert, dass der todbringende Partikelstrom von der Sonne die Erdoberfläche erreicht.
• Dieses Schutzschild wurde 1958 von dem amerikanischen Physiker James van Allen entdeckt und nach ihm benannt.
• Gelehrte aus dem alten China vernuteten bereits so etwas wie einen Sonnenwind. Sie erkannten, dass der Schweif von Kometen immer von der Sonne weg wies. Erst 1947 wurde der Sonnenwind vom deutschen Physiker Ludwig Biermann entdeckt.
• Der Sonnenwind bläst mit einer Geschwindigkeit von 800 km/Sec. in alle Himmelsrichtungen von der Sonne ins Weltall. Raumfahrtechniker haben sich ernsthaft Gedanken darüber gemacht, ob man diese Kraft nicht mit großen Segeln als Antriebskraft für Sonden verwenden könne. Dadurch könnten die Sonden mit einer hohen Geschwindigkeit durch das Sonnensystem fliegen. Die Weltraumsonde würde weniger Treibstoff verbrauchen, wodurch sich das Startgewicht der Rakete verringern würde.
• Das Magnetfeld entsteht, weil der flüssige Erdkern Konvektionsströme erzeugt. Wie ein Fahrraddynamo erzeugt er ein Magnetfeld.
• An den Polen jedoch befinden sich allerdings Lücken im Magnetfeld. Hier kann der Partikelstrom eindringen. Der einströmende Sonnenwind ionisiert die obere Atmosphäre und erzeugt sowohl am Nordpol wie am Südpol Polarlichter. Die Polarlichter des Nordens heißen Aurora borealis. Am Südpol Aurora australis. Erst kürzlich hat man herausgefunden, dass die beiden Polarlichter am Nord- wie am Südpol identisch sind.
• Sonnenwind ist für die Korrosion an Erdölpipelines mit verantwortlich und stört auch elektrische und elektronische Geräte. Für die Besatzung der Internationalen Raumstation ISS ist der Sonnenwind gefährlich.

© 2010 Alexander von Behaim Schwartzbach