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Mittwoch, 18.10.2017
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Menschheit verändert das Weltraumwetter

Atombombentests und Radiosignale beeinflussen Polarlichter und Strahlengürtel

Wirkung sogar aufs All: Der Einfluss der Menschheit reicht längst weit in den Weltraum hinaus, wie Daten der NASA belegen. So erzeugten die Atombombentests des Kalten Krieges kurzzeitig zusätzliche Strahlengürtel um die Erde und verursachten Polarlichter sogar in den Tropen. Die heute zur Kommunikation genutzten niederfrequenten Radiosignale dagegen haben die Innengrenze des Van-Allen-Gürtels messbar verändert und nach außen verschoben.
Die atmosphärischen Kernwaffentests des Kalten Krieges erzeugten künstliche Strahlengürtel um die Erde.

Die atmosphärischen Kernwaffentests des Kalten Krieges erzeugten künstliche Strahlengürtel um die Erde.

Als Weltraumwetter werden typischerweise alle Phänomene bezeichnet, die sich im nahen Weltraum rund um unseren Planeten abspielen – in dem Bereich, der durch das Erdmagnetfeld und die Van-Allen-Strahlengürtel vor kosmischer Strahlung und Sonnenstürmen weitgehend abgeschirmt wird. Erst diese gestaffelten Schutzschilde ermöglichen es Satelliten und Astronauten, längere Zeit im Erdorbit ohne schwere Schäden zu überstehen.

Typischerweise wird diese Zone rund um unseren Planeten vor allem von außen beeinflusst: Sonnenstürme lösen Polarlichter aus und verursachen starke Plasmaturbulenzen im erdnahen All. Doch wie sich jetzt zeigt, beeinflussen auch wir Menschen das Weltraumwetter – und das schon seit mehr als 50 Jahren, wie nun von der Geheimhaltung befreite Daten zeigen.

Künstliche Strahlengürtel


Den Anfang machten die atmosphärischen Atomwaffentests der 1950er und 1960er Jahre. Einige dieser Bomben wurden damals in bis zu 400 Kilometern Höhe detoniert. Sie erzeugten dabei einen Feuerball aus heißem Plasma, der die Magnetfeldlinien der Erde ähnlich stark verbog und veränderte wie ein starker Sonnensturm.


Aus den damals erhobenen Messdaten geht hervor, dass dabei sogar künstliche Strahlengürtel um die Erde entstanden. In ihnen rasten elektrisch geladenen Teilchen mit bis zu 3.000 Kilometern pro Sekunde um den Planeten. Diese menschengemachten Strahlengürtel blieben Wochen, in einem Fall sogar Jahre bestehen, wie die Forscher berichten.

Aufnahme vom "Hardtack Teak"-Atombombentest am 1. August 1958

Aufnahme vom "Hardtack Teak"-Atombombentest am 1. August 1958

Satellitenschäden und Polarlichter


Als Folge dieser künstlichen Strahlengürtel traten über verschiedenen Regionen der Erde plötzlich kurze, aber heftige geomagnetische Stürme auf – ähnlich einer elektromagnetischen Schockwelle. Die Stürme störten die Kommunikation und führten sogar zum Ausfall und zu Schäden an mehreren Satelliten, wie die Daten aus dem Kalten Krieg nun enthüllen.

Und noch eine Veränderung bewirkten die Atomwaffentests beim Weltraumwetter: Ihre Störung des Magnetfelds verursachte Polarlichter selbst dort, wo es normalerweise nicht gibt – in den Tropen. Nach dem "Hardtack Teak"-Test am 1. August 1958 im Pazifik, beobachteten Menschen sogar über der Insel Samoa brillante Auroren am Himmel. "Diese Tests waren damit ein menschengemachtes und extremes Beispiel für einige der Weltraumwetter-Effekte, die sonst nur starke Sonnenstürme hervorbringen", sagt Phil Erickson vom Haystack Observatory in Massachusetts.

Die niederfrequenten VLF-Radiosignale schieben die Innengrenze des Van-Allen-Gürtels nahc außen.

Die niederfrequenten VLF-Radiosignale schieben die Innengrenze des Van-Allen-Gürtels nahc außen.

Verschobener Van-Allen-Gürtel


Doch auch heute noch sind menschengemachte Effekte im erdnahen Weltraum nachweisbar: "Beobachtungen und Experimente zeigen, dass Radiokommunikations-Signale im VLF-Bereich die Eigenschaften der energiereichen Strahlenhülle rund um die Erde beeinflussen können", erklärt Erickson. Diese Radiosignale im Bereich von 3 bis 30 Kilohertz werden unter anderem vom Militär genutzt, um mit getauchten U-Booten zu kommunizieren.

Messdaten von Raumsonden wie den Van Allen Probes der NASA zeigen nun, dass diese Radiowellen auch auf den erdnahen Weltraum wirken. Demnach erzeugen die VLF-Signale eine Art Blase, die bis zum Innenrand des Van-Allen-Gürtels reicht. Vergleiche mit frühen Satellitendaten aus den 1960er Jahren deuten sogar darauf hin, dass diese Radioblasen den Innenrand des Strahlengürtels seither weiter nach außen verschoben haben.

Auch wenn insgesamt natürliche und damit kosmische Einflüsse auf das Weltraumwetter überwiegen, beeinflussen wir Menschen demnach längst auch dem erdnahen Weltraum - und das auch jenseits von Satelliten oder der bemannten Raumfahrt. (Space Science Reviews, 2017; doi: 10.1007/s11214-017-0357-5)
(NASA/Goddard Space Flight Center, 22.05.2017 - NPO)
 
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