Die Sonne sendet ständig Strahlung und geladene Teilchen in den Weltraum. Ist dieser Teilchenstrom in einem begrenzten Gebiet der Sonne für kurze Zeit deutlich stärker, wird das Sonneneruption genannt. Die Erde ist eigentlich durch ihr Magnetfeld und die Atmosphäre geschützt, wie Robert Jarolim vom Institut für Physik der Universität Graz im Gespräch mit der APA erklärte.
Wenn jedoch bei massiven Sonnenstürmen die freigesetzte hochenergetische Strahlung und Teilchen einer Sonneneruption auf das Magnetfeld der Erde treffen, kann das zu erheblichen Schäden führen: Stromnetze oder Kommunikations- und Navigationssysteme und der Flugverkehr zusammenbrechen, Satelliten können zerstört werden.
Modell von Magnetfeld der Sonnenatmosphäre
Seit Jahrzehnten gibt es Bestrebungen, durch ein tief gehendes Verständnis der hochenergetischen Prozesse, genauere Vorhersagen solcher Ereignisse und über mögliche Auswirkungen machen zu können. „Wir müssen den Zusammenhang zwischen unseren Beobachtungen und der zugrunde liegenden Physik besser verstehen, die zeitliche Entwicklung besser beschreiben und modellieren, um aus Simulationen wiederum ein besseres Verständnis für das Weltraumwetter zu erhalten“, so Jarolim.
Um ein besseres Verständnis dieser Phänomene zu erlangen, sowie diese zu überwachen, wird die Sonne permanent von einem Netzwerk bodengebundener Observatorien und Weltraumteleskopen beobachtet. Dem Grazer Physiker ist es mit Kollegen aus Moskau gelungen, das Magnetfeld in den oberen Schichten der Sonnenatmosphäre zu simulieren, in denen Eruptionen entstehen. „In diesen Bereichen sind Messungen nicht möglich. Wir brauchen daher Modellierungen, um die Vorgänge beschreiben und verstehen zu können“, so der Hauptautor der Studie, die nun im Fachjournal „Nature Astronomy“ veröffentlicht wurde.
Flexible Daten, flexible Lösungen
Das Forschungsteam fokussiert auf die Sonnenflecken. „Das sind Gebiete mit sehr starkem Magnetfeld“, so Jarolim. Er möchte mithilfe von künstlicher Intelligenz die automatisierte Beobachtung vorantreiben. Dafür nutzt der Physiker mit jahrelanger Erfahrung in der Softwarentwicklung neuronale Netzwerke. „Wir können flexibler Daten einbinden und finden dadurch flexibler Lösungen.“
Die Daten werden mit physikalischen Modellen kombiniert, um die Vorgänge in den oberen Schichten der Sonnenatmosphäre zu simulieren. Mit der neuen Methode könne zudem die Dauer der Berechnung „deutlich reduziert“ werden. Das ermöglicht es, „fast in Echtzeit neue Daten einzupflegen“, so der Astrophysiker. Die Simulation von fünf Beobachtungstagen erforderte demnach weniger als zwölf Stunden Gesamtberechnung.