Carrington-Ereignis
 Sonnenflecken vom 1. September 1859, wie sie von Richard Carrington skizziert wurden. A und B markieren die Anfangspositionen eines intensiv hellen Ereignisses, das sich im Laufe von fünf Minuten nach C und D bewegte, bevor es verschwand. | |
| Typ | Geomagnetischer Sturm |
|---|---|
| Gebildet | 1. September 1859 |
| Löste sich auf | 2. September 1859 |
| Schäden | Schwere Schäden an Telegrafenstationen |
| Betroffene Gebiete | Weltweit |
Teil des Sonnenzyklus 10 | |
Das Carrington-Ereignis war der stärkste geomagnetische Sturm in der Geschichte der Menschheit und erreichte seinen Höhepunkt vom 1. bis 2. September 1859 während des Sonnenzyklus 10. Er führte zu starken Polarlichterscheinungen, die weltweit gemeldet wurden, und verursachte Funkenbildung und sogar Brände in mehreren Telegrafenstationen. Der geomagnetische Sturm war höchstwahrscheinlich das Ergebnis eines koronalen Massenauswurfs (CME) von der Sonne, der mit der Magnetosphäre der Erde kollidierte. ⓘ
Der geomagnetische Sturm war mit einer sehr hellen Sonneneruption am 1. September 1859 verbunden. Er wurde von den britischen Astronomen Richard Carrington und Richard Hodgson unabhängig voneinander beobachtet und aufgezeichnet - die ersten Aufzeichnungen einer Sonneneruption. ⓘ
Ein geomagnetischer Sturm dieses Ausmaßes würde heute weit verbreitete elektrische Störungen, Stromausfälle und Schäden durch längere Ausfälle des Stromnetzes verursachen. ⓘ
Das Carrington-Ereignis im Jahr 1859 verursachte den bisher größten wissenschaftlich beobachteten magnetischen Sturm auf der Erde. Unter anderen hatte ihn der damals bekannteste Sonnenforscher Richard Christopher Carrington beobachtet. Damals waren sogar in Rom, Havanna und auf Hawaii Polarlichter zu sehen, die normalerweise nur in höheren Breiten auftreten. ⓘ
Eisbohrkernuntersuchungen zeigen, dass ein Ereignis dieser Stärke im statistischen Mittel alle 500 Jahre die Erde trifft. Nach neuesten Erkenntnissen treten diese Magnetstürme jedoch weit häufiger auf, ohne allerdings immer die Erde zu treffen. ⓘ
Geschichte
Das Carrington-Ereignis fand einige Monate vor dem Sonnenmaximum, einer Periode erhöhter Sonnenaktivität, des Sonnenzyklus 10 statt. ⓘ
Geomagnetischer Sturm
Am 1. und 2. September 1859 ereignete sich einer der größten geomagnetischen Stürme (wie er von bodengebundenen Magnetometern aufgezeichnet wurde). Schätzungen der Sturmstärke (Dst) reichen von -0,80 bis -1,75 µT. ⓘ
Es wird angenommen, dass der geomagnetische Sturm durch einen großen koronalen Massenauswurf (CME) ausgelöst wurde, der direkt auf die Erde zuflog und für die 150 Millionen Kilometer lange Strecke 17,6 Stunden benötigte. Typische CMEs brauchen mehrere Tage, um die Erde zu erreichen, aber es wird angenommen, dass die relativ hohe Geschwindigkeit dieses CMEs durch einen vorangegangenen CME ermöglicht wurde, der vielleicht die Ursache für das große Polarlicht am 29. August war, das den Weg für das Carrington-Ereignis frei machte. ⓘ
Begleitende Sonneneruption
Kurz vor Mittag des 1. September verzeichneten die englischen Amateurastronomen Richard Christopher Carrington und Richard Hodgson unabhängig voneinander die frühesten Beobachtungen einer Sonneneruption. Carrington und Hodgson verfassten unabhängige Berichte, die Seite an Seite in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurden, und stellten ihre Zeichnungen des Ereignisses auf der Novembertagung 1859 der Royal Astronomical Society aus. ⓘ
Aufgrund eines geomagnetischen Sonneneruptionseffekts (eines "magnetischen Häkels") die der schottische Physiker Balfour Stewart im Magnetometer des Kew-Observatoriums beobachtete, und eines geomagnetischen Sturms, der am folgenden Tag beobachtet wurde, vermutete Carrington einen Zusammenhang zwischen Sonne und Erde. Weltweite Berichte über die Auswirkungen des geomagnetischen Sturms von 1859 wurden von dem amerikanischen Mathematiker Elias Loomis zusammengestellt und veröffentlicht, die die Beobachtungen von Carrington und Stewart bestätigen. ⓘ
Auswirkungen
Polarlichter
Polarlichter wurden auf der ganzen Welt gesichtet, auf der Nordhalbkugel sogar bis in die Karibik. Das Polarlicht über den Rocky Mountains in den USA war so hell, dass das Leuchten Goldgräber weckte, die mit der Zubereitung des Frühstücks begannen, weil sie dachten, es sei Morgen. Die Menschen im Nordosten der USA konnten im Licht der Aurora eine Zeitung lesen. Das Polarlicht war von den Polen bis zu Gebieten in niedrigen Breitengraden wie Süd- und Zentralmexiko, Queensland, Kuba, Hawaii, Südjapan und China, und sogar in niedrigeren Breitengraden in Äquatornähe, wie etwa in Kolumbien. ⓘ
Am Samstag, dem 3. September 1859, berichtete der Baltimore American and Commercial Advertiser:
Diejenigen, die am späten Donnerstagabend unterwegs waren, hatten die Gelegenheit, ein weiteres prächtiges Polarlicht zu sehen. Das Phänomen war dem der Sonntagnacht sehr ähnlich, obwohl das Licht zeitweise noch brillanter und die prismatischen Farben noch vielfältiger und prächtiger waren. Das Licht schien das gesamte Firmament zu bedecken, scheinbar wie eine leuchtende Wolke, durch die die größeren Sterne undeutlich hindurchschimmerten. Das Licht war stärker als das des Vollmondes, hatte aber eine unbeschreibliche Weichheit und Zartheit, die alles, worauf es ruhte, zu umhüllen schien. Zwischen 12 und 1 Uhr, als das Schauspiel seine volle Leuchtkraft erreichte, boten die ruhigen Straßen der Stadt, die unter diesem seltsamen Licht ruhten, ein ebenso schönes wie eigenartiges Bild. ⓘ
Im Jahr 1909 schilderte ein australischer Goldgräber namens C.F. Herbert seine Beobachtungen in einem Brief an die Daily News in Perth:
Ich war beim Goldschürfen in Rokewood, etwa vier Meilen von Rokewood Township (Victoria) entfernt. Als ich und zwei Kumpel aus dem Zelt schauten, sahen wir gegen 19 Uhr eine große Spiegelung am südlichen Himmel, und nach etwa einer halben Stunde bot sich uns eine Szene von fast unaussprechlicher Schönheit: Lichter in allen erdenklichen Farben gingen vom südlichen Himmel aus, eine Farbe verblasste nur, um einer anderen Platz zu machen, die vielleicht noch schöner war als die letzte, die Ströme stiegen bis zum Zenit an, wurden aber immer zu einem satten Purpur, wenn sie dort ankamen, und kringelten sich immer wieder, so dass ein klarer Himmelsstreifen zurückblieb, den man als vier ausgestreckte Finger beschreiben kann. ⓘ
Die nördliche Seite war vom Zenit aus ebenfalls mit wunderschönen Farben beleuchtet, die sich im Zenit immer kräuselten, aber als bloße Reproduktion der südlichen Darstellung angesehen wurden, da alle Farben im Süden und Norden immer übereinstimmten. ⓘ
Es war ein unvergesslicher Anblick, der damals als das größte aufgezeichnete Polarlicht galt ... . Die Rationalisten und Pantheisten sahen die Natur in ihrem schönsten Gewand und erkannten die göttliche Immanenz, das unabänderliche Gesetz, die Ursache und die Wirkung. Die Abergläubischen und Fanatiker hatten düstere Vorahnungen und sahen darin eine Vorahnung des Weltuntergangs und der endgültigen Auflösung.
Telegrafen
Überall in Europa und Nordamerika fielen Telegrafensysteme aus, und in einigen Fällen erhielten die Telegrafenarbeiter Stromschläge. Telegrafenmasten warfen Funken. Einige Telegrafenbetreiber konnten weiterhin Nachrichten senden und empfangen, obwohl sie die Stromversorgung unterbrochen hatten. ⓘ
Einige Telegrafenleitungen scheinen in der Lage gewesen zu sein, einen ausreichenden geomagnetisch induzierten Strom aus dem elektromagnetischen Feld zu erzeugen, so dass die Kommunikation auch bei abgeschalteter Stromversorgung des Telegrafenbetreibers fortgesetzt werden konnte. Das folgende Gespräch zwischen zwei Betreibern der amerikanischen Telegrafenlinie zwischen Boston und Portland, Maine, fand in der Nacht des 2. September 1859 statt und wurde im Boston Traveler berichtet:
Betreiber in Boston (an Betreiber in Portland): "Bitte schalten Sie Ihre Batterie [Stromquelle] für fünfzehn Minuten vollständig ab." ⓘ
Betreiber von Portland: "Werde ich tun. Sie ist jetzt ausgeschaltet." ⓘ
Boston: "Meine ist abgeschaltet, und wir arbeiten mit dem Polarlichtstrom. Wie empfangen Sie mein Schreiben?" ⓘ
Portland: "Besser als mit eingeschalteten Batterien. - Der Strom kommt und geht allmählich." ⓘ
Boston: "Mein Strom ist manchmal sehr stark, und wir können besser ohne Batterien arbeiten, da die Aurora unsere Batterien abwechselnd zu neutralisieren und zu verstärken scheint, wodurch der Strom manchmal zu stark für unsere Relaismagneten wird. Nehmen wir an, wir arbeiten ohne Batterien, solange wir von diesem Problem betroffen sind." ⓘ
Portland: "Sehr gut. Soll ich mit dem Geschäft fortfahren?" ⓘ
Boston: "Ja. Fahren Sie fort."
Das Gespräch wurde etwa zwei Stunden lang geführt, ohne jegliche Batterieleistung und nur mit dem durch die Aurora induzierten Strom, und es wurde gesagt, dass dies das erste Mal in den Aufzeichnungen war, dass mehr als ein oder zwei Worte auf diese Weise übertragen wurden. ⓘ
Ähnliche Ereignisse
Insgesamt weniger schwere Stürme ereigneten sich 1921 (nach manchen Maßstäben vergleichbar) und 1960, als über weitreichende Funkstörungen berichtet wurde. Der geomagnetische Sturm vom März 1989 legte in weiten Teilen von Quebec den Strom lahm. Am 23. Juli 2012 wurde ein solarer Supersturm der "Carrington-Klasse" (Sonneneruption, koronaler Massenauswurf, solarer EMP) beobachtet, dessen Flugbahn die Erde jedoch knapp verfehlte. ⓘ
Im Juni 2013 schätzte ein gemeinsames Projekt von Forschern von Lloyd's of London und Atmospheric and Environmental Research (AER) in den Vereinigten Staaten anhand der Daten des Carrington-Ereignisses die Kosten eines ähnlichen Ereignisses in der Gegenwart allein für die USA auf 0,6 bis 2,6 Billionen US-Dollar, was damals etwa 3,6 bis 15,5 % des jährlichen BIP entsprach. ⓘ
Andere Forschungsarbeiten haben nach Signaturen großer Sonneneruptionen und CMEs in Kohlenstoff-14 in Baumringen und Beryllium-10 (neben anderen Isotopen) in Eisbohrkernen gesucht. Die Signatur eines großen Sonnensturms wurde für 774-775 n. Chr. und für 993-994 n. Chr. gefunden. Die im Jahr 775 gespeicherten Kohlenstoff-14-Werte deuten auf ein Ereignis hin, das etwa das 20-fache der normalen Schwankungen der Sonnenaktivität und das 10-fache oder mehr des Carrington-Ereignisses betrug. Ein Ereignis im Jahr 7176 v. Chr. könnte sogar das Ereignis von 774-775 n. Chr. übertroffen haben, wenn man diese Proxydaten zugrunde legt. ⓘ
Ob die Physik von Sonneneruptionen mit der von noch größeren Supereruptionen vergleichbar ist, ist noch unklar. Die Sonne unterscheidet sich möglicherweise in wichtigen Punkten wie Größe und Rotationsgeschwindigkeit von den Sterntypen, die bekanntermaßen Superflares erzeugen. ⓘ
Andere Beweise
Eisbohrkerne mit dünnen nitratreichen Schichten wurden analysiert, um eine Geschichte vergangener Sonnenstürme zu rekonstruieren, die vor zuverlässigen Beobachtungen liegt. Dabei ging man von der Hypothese aus, dass die energiereichen Teilchen der Sonne den Stickstoff ionisieren würden, was zur Bildung von Stickstoffoxid und anderen oxidierten Stickstoffverbindungen führen würde, die in der Atmosphäre nicht zu stark verdünnt würden, bevor sie sich zusammen mit dem Schnee absetzen. ⓘ
Ab 1986 behaupteten einige Forscher, dass Daten aus grönländischen Eiskernen Hinweise auf einzelne solare Teilchenereignisse, darunter das Carrington-Ereignis, lieferten. Neuere Arbeiten an Eiskernen lassen jedoch erhebliche Zweifel an dieser Interpretation aufkommen und zeigen, dass Nitratspitzen wahrscheinlich nicht auf energiereiche solare Teilchenereignisse, sondern auf terrestrische Ereignisse wie Waldbrände zurückzuführen sind und mit anderen chemischen Signaturen bekannter Waldbrandfahnen korrelieren. Die Nitratereignisse in Bohrkernen aus Grönland und der Antarktis stimmen nicht überein, so dass die Hypothese, dass sie Protonenereignisse widerspiegeln, jetzt erheblich in Zweifel gezogen wird. ⓘ
Vergleich mit ähnlichem Ereignis 2012
Nach Analysen von Beobachtungsdaten der STEREO-Sonden gaben Forscher der NASA 2014 bekannt, dass die Erde zwei Jahre zuvor, am 23. Juli 2012, einem „solaren Supersturm“ knapp entgangen war. Das Ereignis war außerhalb der Erde so stark wie das Carrington-Ereignis von 1859. ⓘ