Flares und koronale Massenauswürfe

Ein Flare ist ein plötzlicher Strahlungsausbruch auf der Sonne. Er entsteht, wenn sich verdrillte Magnetfelder über einer aktiven Region neu ordnen und dabei schlagartig Energie freisetzen. Ein Flare strahlt in allen Wellenlängen, vor allem im Röntgenbereich. Diese Strahlung erreicht die Erde nach gut acht Minuten. Sie kann auf der Tagseite der Erde den Kurzwellenfunk stören, löst aber selbst kein Polarlicht aus.

Die Stärke eines Flares wird an der Röntgenstrahlung gemessen, die die GOES Satelliten registrieren. Die Klassen lauten A, B, C, M und X. Jede Klasse ist zehnmal stärker als die vorherige. Die Zahl hinter dem Buchstaben verfeinert die Einteilung. Ein Flare der Klasse M5 ist also fünfmal stärker als ein Flare der Klasse M1. Die Klasse X ist nach oben offen. Die NOAA teilt die Auswirkungen auf den Funkverkehr in fünf Stufen ein:

Quelle: NOAA Space Weather Scales

Die beiden folgenden Grafiken zeigen den aktuellen Röntgenfluss der letzten sechs Stunden und der letzten drei Tage. Liegt die Kurve im grünen Bereich, ist die Sonne ruhig. Erreicht sie den gelben oder roten Bereich, ist ein starker Flare aufgetreten.

Für das Polarlicht zählt nicht der Flare selbst, sondern ob er von einem koronalen Massenauswurf (englisch Coronal Mass Ejection, kurz CME) begleitet wird. Dabei schleudert die Sonne Milliarden Tonnen Plasma samt Magnetfeld ins All. Ob ein CME die Erde trifft und Polarlicht auslöst, hängt von mehreren Faktoren ab:

• Dauer: Lang andauernde Flares (englisch Long Duration Events) setzen viel Energie frei und werden fast immer von einem CME begleitet. Kurze, heftige Flares bleiben dagegen oft ohne CME.
• Position: Je näher an der Mitte der Sonnenscheibe ein Ausbruch liegt, desto eher ist der CME auf die Erde gerichtet. Ausbrüche am Rand der Sonne treffen die Erde meist nur seitlich oder gar nicht.
• Geschwindigkeit: Je schneller ein CME ist, desto stärker trifft er auf das Magnetfeld der Erde. Typische CMEs sind mit 400 bis 1000 Kilometern pro Sekunde unterwegs. Sehr schnelle CMEs erreichen über 2000 Kilometer pro Sekunde.
• Klasse: Flares der Klasse X lösen besonders oft schnelle CMEs aus. Aber auch Flares der Klassen M und C haben schon für Polarlicht in Deutschland gesorgt.

Ein CME braucht meist ein bis vier Tage bis zur Erde. Die schnellsten CMEs schaffen den Weg in weniger als einem Tag. Beim Halloween Sturm im Oktober 2003 dauerte es nur rund 19 Stunden.

CMEs lassen sich mit einem Koronografen beobachten. Er deckt die helle Sonnenscheibe mit einer Blende ab und macht so die schwache Korona sichtbar. Seit 1995 liefert das Instrument LASCO an Bord der Raumsonde SOHO solche Bilder. Seit 2025 beobachtet auch der Koronograf CCOR 1 auf dem Wettersatelliten GOES 19 die Sonne. Seit 2026 kommt CCOR 2 auf dem Satelliten SOLAR 1 hinzu.

Ist ein CME auf die Erde gerichtet, breitet er sich auf den Bildern als Ring rund um die Blende aus. Man spricht dann von einem Halo CME. Ein Halo kann allerdings auch entstehen, wenn der CME auf der Rückseite der Sonne startet und sich von der Erde weg bewegt. Erst Aufnahmen der Sonnenoberfläche zeigen, ob der Ausbruch auf der Vorderseite stattfand.

Bei sehr starken Ausbrüchen treffen energiereiche Protonen auf den Bildsensor der Kamera. Auf den Bildern erscheinen dann zahlreiche weiße Punkte, die an Schneefall erinnern. Ein solches Protonenereignis ist ein deutliches Zeichen für einen heftigen Ausbruch.