1. Was ist ein Sonnensturm und wie entsteht er?

Die Sonne sendet ständig Strahlung und geladene Teilchen in den Weltraum. Diesen stetigen Teilchenstrom bezeichnet man als Sonnenwind. Von einer Sonneneruption spricht man, wenn dieser Strom für kurze Zeit und in einem begrenzten Gebiet deutlich stärker ist als sonst. Die Strahlung und die Teilchen, die bei einer Sonneneruption entstehen, bewegen sich durchs All und können auch auf die Erde treffen. Die Folgephänomene, die dort in Gang gesetzt werden, bezeichnet man als Sonnensturm.

Ausgangspunkt für Sonneneruptionen sind Gebiete hoher magnetischer Feldstärke in den äußersten Schichten der Sonne, der so genannten Chromosphäre und der so genannten Korona. Normalerweise sind die magnetischen Feldlinien dort bogenförmig geschlossen und schließen das heiße Sonnenplasma - also Protonen, Elektronen und weitere elektrisch geladene Atome - ein. Es kann jedoch geschehen, dass die Feldlinien aufbrechen und eine Plasmawolke eruptiv ins All entweicht. Ein solches Umordnen der Feldlinien führt in der Regel zu drei, klar unterscheidbaren Phänomenen, die in ihrer Gesamtheit eine Sonneneruption ausmachen:

• Erste Auswirkung einer solchen Umordnung der Feldlinien sind hochenergetische Teilchen (vor allem Protonen), die mit Geschwindigkeiten von etwa zehn bis 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit die Sonne verlassen. Falls sie in Richtung der Erde ausgesendet werden, benötigen sie etwa eine Stunde, um diese zu erreichen.
• Da die hochenergetischen Teilchen von ihrem Entstehungsort etwas oberhalb der Sonnenoberfläche zunächst in entgegengesetzten Richtungen ausgestoßen werden, trifft ein Teil auch die Sonne selbst. Dort werden sie abgebremst. Die Bewegungsenergie, die sie dabei verlieren, geben sie in Form von Röntgenstrahlung ab: Es kommt zu einem Röntgenblitz. Wissenschaftler sprechen von einem Flare. Da sich der Röntgenblitz mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, erreicht er noch vor den hochenergetischen Teilchen, etwa acht Minuten nach der Sonneneruption die Erde. Von der Erde aus betrachtet, ist er somit das erste Anzeichen eines bevorstehenden Sonnensturms.
• Die Plasmawolke, die ins All entweicht, bezeichnen Wissenschaftler als koronalen Massenausstoß (englisch: coronal mass ejection; Abkürzung: CME). Er besteht aus geladenen Teilchen: Elektronen, Protonen und weiteren Atomkernen. Die Plasmawolke bewegt sich mit Geschwindigkeiten von etwa 1000 Kilometern pro Sekunde durchs All und benötigt somit etwa ein bis zwei Tage, bevor es die Erde erreicht. Die Plasmawolke ist für viele der Auswirkungen, die bei einem Sonnensturm auf der Erde beobachtet werden können, verantwortlich (siehe Frage 4).
  Obwohl die Masse einer solchen Plasmawolke der eines veritablen Bergrückens (etwa des Brockenmassivs im Harz) entsprechen kann, ist sie dünner verteilt als die Masse in einem Hochvakuum. Stünde man (in einer Art Gedankenexperiment) mitten in der Wolke, würde man sie nicht wahrnehmen.

Diese drei Phänomene treten oft gemeinsam auf. Es kann jedoch auch zu Flares kommen, die nicht von einem CME begleitet werden - und umgekehrt.