Am 3. Februar 2022 brachte eine Falcon 9 genau 49 Starlink-Satelliten in eine niedrige Umlaufbahn, deren erdnächster Punkt bei rund 210 Kilometern lag. Einen Tag später traf ein geomagnetischer Sturm die Erde. Er heizte die obere Atmosphäre auf, ihre Dichte in dieser Höhe stieg, und laut SpaceX lag der Luftwiderstand um bis zu 50 Prozent über dem früherer Starts. Die Satelliten konnten ihre Bahn nicht mehr anheben, SpaceX rechnete mit dem Verlust von bis zu 40 Exemplaren. Eine spätere Studie auf Basis von Daten und Modellen des Space Weather Prediction Center (SWPC) der US-Behörde NOAA nennt 38 verlorene Satelliten, ausgelöst durch einen Sturm, den die Autoren nur als schwach bis mäßig einstufen.

Flares, koronale Massenauswürfe und Sonnenwind: die Ursachen

Die Sonne sendet ständig den Sonnenwind aus, einen Strom geladener Teilchen, der ihr Magnetfeld in den Raum hinausträgt. Laut NASA ist er typischerweise mit 1,6 bis 3,2 Millionen Kilometern pro Stunde unterwegs. Um das Maximum des rund elfjährigen Sonnenzyklus häufen sich zwei Arten von Ausbrüchen.

Sonneneruptionen, sogenannte Flares, sind plötzliche Strahlungsausbrüche, bei denen magnetische Energie frei wird. Ihre energiereiche Strahlung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, Beobachtung und Wirkung fallen laut NOAA praktisch zusammen. Beschleunigte Teilchen können laut NASA in weniger als 20 Minuten folgen. Koronale Massenauswürfe (CME) sind dagegen Wolken aus Plasma und Magnetfeld mit Milliarden Tonnen Material. Sie sind laut NOAA mit weniger als 250 bis knapp 3000 Kilometern pro Sekunde unterwegs: Die schnellsten erreichen die Erde in 15 bis 18 Stunden, langsamere brauchen mehrere Tage. Trifft eine CME die Erde, kann sie einen geomagnetischen Sturm auslösen. Besonders heftig fällt er aus, wenn das Magnetfeld der Wolke stark und lange nach Süden zeigt.

Die NOAA-Skalen: G, S und R

Die NOAA ordnet Weltraumwetter auf drei fünfstufigen Skalen ein:

  • G (geomagnetische Stürme) richtet sich nach dem Kp-Index. G1 entspricht Kp 5 und kommt im Schnitt 1700-mal pro Sonnenzyklus vor, G5 entspricht Kp 9 und tritt etwa viermal pro Zyklus auf. Bei G5 drohen großflächige Spannungsprobleme bis hin zu Netzzusammenbrüchen und Transformatorschäden, die Satellitennavigation kann tagelang gestört sein.
  • S (Strahlungsstürme) misst den Fluss energiereicher Protonen. Ab S2 steigt das Strahlenrisiko für Besatzungen und Passagiere auf Flügen in hohen Breiten, ab S3 empfiehlt die NOAA Astronauten, bei Außeneinsätzen Strahlung zu meiden. Satelliten drohen Speicherfehler und Schäden an Solarzellen.
  • R (Funkausfälle) folgt der Röntgenklasse eines Flares. Ein X1-Flare entspricht R3 und stört den Kurzwellenfunk auf der Tagseite der Erde für etwa eine Stunde großflächig, ein X20-Flare (R5) legt ihn dort für Stunden komplett lahm.

Was Sonnenstürme anrichten: Satelliten, GPS, Funk und Stromnetz

Satelliten: Bei geomagnetischen Stürmen erwärmt und dehnt sich die Hochatmosphäre aus, Satelliten in niedrigen Bahnen werden stärker gebremst. Laut dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sinken sie, Bahnkorrekturen kosten Treibstoff. Beim G5-Sturm im Mai 2024, dem stärksten seit zwei Jahrzehnten, verlor der NASA-Satellit ICESat-2 an Höhe und schaltete in den Sicherheitsmodus, die Satelliten der ESA-Mission Sentinel brauchten laut NASA mehr Energie, um ihre Bahn zu halten.

Satellitennavigation: GPS, Galileo und andere Systeme leiden unter einer gestörten Ionosphäre. Ihr Gehalt an freien Elektronen beeinflusst die Ausbreitung der Signale und verursacht Positionsfehler. Bei Stürmen kommt laut DLR Szintillation hinzu, ein schnelles Flackern der Signale, das im schlimmsten Fall zum Signalverlust führt. Betroffen sind vor allem hochgenaue Anwendungen. Im Mai 2024 kamen GPS-gesteuerte Traktoren im Mittleren Westen der USA laut NASA mitten in der Aussaat vom Kurs ab.

Kurzwellenfunk: Flares ionisieren die unteren Schichten der Ionosphäre auf der Tagseite so stark, dass Signale zwischen 3 und 30 Megahertz geschwächt oder ganz verschluckt werden. Das trifft etwa den Funkverkehr mit Schiffen und Flugzeugen. Im Mai 2024 mussten laut NASA Transatlantikflüge wegen höherer Strahlenbelastung sowie Kommunikations- und Navigationsproblemen ihre Route ändern.

Stromnetze: Schnelle Schwankungen des Erdmagnetfelds erzeugen im Boden elektrische Felder. In langen Hochspannungsleitungen fließen dann geomagnetisch induzierte Ströme (GIC), quasi Gleichströme, die über geerdete Transformatoren abfließen. Sie treiben deren Kerne in die Sättigung, Bauteile überhitzen, Schutzeinrichtungen lösen aus. Am 13. März 1989 brach so das Netz von Hydro-Québec zusammen: Gegen 2:45 Uhr Ortszeit fielen fünf Leitungen aus, 9450 Megawatt Erzeugung fehlten, binnen Sekunden kollabierte das System. Rund sechs Millionen Menschen saßen etwa neun Stunden im Dunkeln. Begünstigt wurde der Ausfall durch den schlecht leitenden Felsuntergrund der Region. In Europa verursachten die Stürme im Oktober 2003 laut DLR einen Stromausfall im schwedischen Malmö.

Rosa und violett leuchtendes Polarlicht über einem Waldrand und einer Landstraße mit dem Ortsschild Well in Wermelskirchen, aufgenommen in der Nacht zum 11. Mai 2024

Bild: Polarlicht während des G5-Sturms in der Nacht zum 11. Mai 2024 über Wermelskirchen-Well in Nordrhein-Westfalen – Foto: Bergthil, Lizenz CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Das extremste bekannte Ereignis ist das Carrington-Ereignis: Am 1. September 1859 beobachtete der britische Astronom Richard Carrington einen gewaltigen Flare, rund 20 Stunden später löste das ausgeworfene Plasma einen Magnetsturm aus. Die NOAA nennt ihn den stärksten geomagnetischen Sturm seit Beginn der Aufzeichnungen. Telegrafenanlagen sprühten Funken und fielen aus, manche fingen Feuer.

Frühwarnung: Von L1 bis zur ESA-Mission Vigil

Koronografen, die die helle Sonnenscheibe abdecken, zeigen, ob eine CME in Richtung Erde unterwegs ist – je nach Tempo Stunden bis Tage im Voraus. Solche Bilder liefert unter anderem der ESA/NASA-Satellit SOHO vom Lagrange-Punkt L1 aus, rund 1,5 Millionen Kilometer sonnenwärts. Seit dem 10. Juni 2026 ist dort auch NOAAs neues Observatorium SOLAR-1 (zuvor SWFO-L1) im Regelbetrieb. Es trägt einen Koronografen sowie Messgeräte für Sonnenwind und Magnetfeld. Die für die Sturmstärke entscheidende Ausrichtung des Magnetfelds in der CME messen aber erst die Sonden an L1, laut NOAA 15 bis 60 Minuten vor dem Eintreffen.

In Europa bündelt die ESA ihre Angebote im Space Weather Service Network: Mehr als 40 Teams in fünf Expertenzentren liefern Daten und Warnungen, etwa für Satelliten- und Netzbetreiber. Die Koordination sitzt in Brüssel. Für 2031 plant die ESA den Start der Mission Vigil. Die Sonde soll vom Lagrange-Punkt L5 aus seitlich auf die Sonne blicken. So lassen sich Tempo und Richtung von CMEs besser bestimmen, und aktive Regionen werden Tage früher sichtbar, bevor die Sonnenrotation sie in Richtung Erde dreht.

Was das für Europa und den DACH-Raum bedeutet

Am stärksten fallen geomagnetisch induzierte Ströme in hohen Breiten und über schlecht leitendem Untergrund aus. Mitteleuropa ist weniger exponiert als Skandinavien oder Kanada, aber nicht immun. Eine Übersichtsarbeit von Forschenden um die TU Graz stuft Österreich wegen des schlecht leitenden Alpengesteins als vergleichsweise gefährdet ein, dort werden Ströme im Sternpunkt von Transformatoren laufend gemessen. Das DLR-Institut für Solar-Terrestrische Physik arbeitet im Projekt RESITEK an einer regionalen Risikoanalyse für das Stromnetz. Laut ESA legte ein Magnetsturm 2003 zudem satellitengestützte GPS-Dienste in Deutschland lahm.

Gesundheitliche Risiken nennt die NOAA-Skala nur für Astronauten sowie für Besatzungen und Passagiere von Flügen in hohen Breiten. Starke Stürme machen Polarlichter weit im Süden sichtbar, im Mai 2024 auch in Deutschland. Gefordert sind vor allem die Betreiber von Satelliten, Stromnetzen und Navigationsdiensten.

Sonnenzyklus 25: Das Maximum ist vorbei, die Stürme nicht

Der aktuelle Sonnenzyklus 25 hat seinen Höhepunkt hinter sich. Laut dem Solar Influences Data Analysis Center (SIDC) der Königlichen Sternwarte von Belgien lag das Maximum der geglätteten Sonnenfleckenzahl im Oktober 2024 bei 161. Ruhig ist die Sonne seither nicht: Am 19. Januar 2026 meldete das SWPC einen Sturm der Stufe G4 und einen Strahlungssturm der Stufe S4, dessen Intensität die der Halloween-Stürme von 2003 übertraf. Das SIDC erwartete Anfang 2026, dass auch in den folgenden zwei Jahren Phasen mit stark erhöhter Sonnen- und Magnetfeldaktivität auftreten.

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