Willibald Riedler
Das Weltraumwetter setzt uns zu

Steirische Experten haben sich bereits früh für den Weltraum und seine Erforschung interessiert. Ein prominentes Beispiel ist Dr. Willi Nordberg. Der aus Fehring stammende Wissenschafter ging in die USA, machte bei der NASA Karriere und gilt heute als Pionier der Wettersatelliten. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Willibald Riedler wirkt seit 1962 in der Weltraumforschung, zunächst in Schweden, ab 1969 in Graz. Kürzlich hat er beim „Club Alpbach für Europäische Kultur – Club Graz“ vor großem Publikum vielfältiges Wissen, gewürzt mit köstlichen Anekdoten, wiedergegeben. Seine Arbeit über das Weltraumwetter widmete er seinem Freund Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Mantl zu dessen 65. Geburtstag. Wir bringen Auszüge aus der Mantl-Festschrift.

Max Mayr

Seit geraumer Zeit bildet das Studium der solar-terrestrischen Beziehungen ein wichtiges Gebiet der Weltraumforschung im weitesten Sinne. Die Sonne, der uns am nächsten liegende Stern, beeinflusst und bestimmt die Gesetzmäßigkeiten der Erdatmosphäre und -ionosphäre, den Gang der Jahreszeiten, die Klimazonen und Temperaturverläufe und damit nicht zuletzt das gesamte Wettergeschehen. Insbesondere die Verkopplung des irdischen Klimas mit der Strahlungsintensität der Sonne war in letzter Zeit Gegenstand erhöhter Aufmerksamkeit. Beachten Sie bitte dazu das Kapitel „Auswirkungen des Weltraumwetters“ mit den Einflüssen auf Telekommunikation, Navigation, Stromversorgung, Öl- und Gasleitungen, Raumflugkörper, Astronauten bei Weltraumspaziergängen.

Zwischen Sonne und Erde
Ein etwas anderer Aspekt der solar-terrestrischen Beziehungen, der vorzugsweise mit der „aktiven“ Sonne zu tun hat, findet seit einigen Jahren immer stärkere Beachtung. Es ist dies der Zustand des „erdnahen“ Weltraums, das heißt der Magnetosphäre und des interplanetaren Raums zwischen Sonne und Erde, deren Beeinflussung durch die mannigfachen dynamischen Vorgänge auf der Sonne sowie die Auswirkungen dieser physikalischen Prozesse auf unseren Lebensraum einschließlich der hier relevanten, von Menschenhand geschaffenen technischen Systeme. Die Gesamtheit dieses umfangreichen Komplexes wird heute als Weltraumwetter (Space Weather) bezeichnet, wobei man aber auch andere Einflussgrößen wie die kosmische Partikelstrahlung mit berücksichtigt.

Pilotprojekt der ESA
Es ist nahe liegend, dass sich, nachdem in den USA 1995 ein „National Space Weather Program“ (NSWP) eingerichtet wurde, auch die ESA der Sache in koordinierter Form annahm bzw. im Begriff ist, dies zu tun. Die NASA hat darüber hinaus vor einiger Zeit das Programm „Living with a Star“ (LWS) ins Leben gerufen, die ESA bemüht sich, zunächst mit einem „Pilotprojekt“ die Vorhersagemöglichkeiten und Nutzbarmachung der wissenschaftlichen Erkenntnisse in praktischen Bereichen aufzuzeigen.

Grundlagen
Die folgenden, stark vereinfachten und keineswegs Anspruch auf Vollständigkeit erhebenden Ausführungen dieses Abschnitts sollen dazu dienen, einen Überblick über die im Weltraum vorhandenen Gegebenheiten und die dem Weltraumwetter zugrunde liegenden physikalischen Prozesse zu geben.

Interplanetarer Raum
Der erdnächste Stern, die Sonne, ist, wie bereits erwähnt, Hauptursache der Vorgänge, die man unter dem Begriff Weltraumwetter zusammenfasst. Sie bezieht ihre Energie aus einem Kernfusionsprozess in ihrem Inneren, bei dem laufend Wasserstoffmoleküle zu Helium „verbrennen“ (vier Wasserstoffkerne vereinigen sich zu einem Heliumkern, der Massenüberschuss wird in Form von Energie frei). Die Gesamtmasse der Sonne beträgt etwa 1,99x1030 kg, ihr Radius (an der Photosphäre) 700.000 km, ihre Temperatur im Inneren 13 Millionen, an der Oberfläche 6000 °C. Die Entfernung Sonne – Erde beträgt 149,5 · 106 km. Auf Grund verschiedener physikalischer, insbesondere plasmaphysikalischer Vorgänge in ihrem Inneren und an der Oberfläche emittiert die Sonne sowohl elektromagnetische Strahlung in einem weiten Spektralbereich als auch Partikelstrahlung, vorwiegend Protonen (Wasserstoffkerne) und Elektronen. Die Erde ist durch ihr Magnetfeld und durch ihre Atmosphäre weitgehend vor schädlichen Einflüssen dieser Strahlungen abgeschirmt. Wie BIERMANN aus der Beobachtung von Kometenschweifen erstmals erkannte und PARKER theoretisch vorhersagte, geht von der (ruhigen) Sonne ein ständiger Strom ionisierter Atome sowie Elektronen aus, der Sonnenwind. Er besteht zu zirka 80 Prozent seiner Masse aus Protonen, zu zirka 18 Prozent aus Heliumkernen, der Rest sind Ionen schwererer Elemente.

Verlust an Masse
Insgesamt verliert die Sonne durch ihn rund 106 t/s an Masse. Der Sonnenwind führt ein aus der Sonne stammendes interplanetares Magnetfeld (etwa 6 nT) mit sich und weist wegen der zirka 27-tägigen Rotationsperiode der Sonne um ihre Achse eine Spiralstruktur auf (Gartenschlaucheffekt). Seine Geschwindigkeit beträgt 400 bis 500 km/s, ein Wert, der jedoch beträchtlichen Schwankungen unterworfen ist.

Sonnenkorona während einer Sonnenfinsternis.
Fotos: ESA-NASA

Dkfm. Marju Tessmar-Pfohl: Herzlichen Dank an Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Willibald Riedler für einen spannenden Abend an der Karl-Franzens-Universität Graz.
Foto: Max Mayr

Der Weltraumforscher
kam am 1. September 1932 in Wien zur Welt. Er studierte an der Technischen Hochschule Wien und wurde 1968 an die Technische Hochschule Graz berufen. Die Bilanz seiner Tätigkeiten und Leistungen umfasst 21 Stationen. Ebenso hoch ist die Zahl der Ehrungen, darunter der sowjetische „Orden der Völkerfreundschaft“, die zweimal verliehene „Yuri-Gagarin-Medaille“ für Weltraumforschung, die Ehrenprofessur der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, das Ehrenkreuz für Wissenschaft und Kunst, Wien, das Große Goldene Ehrenzeichen des Landes Steiermark mit dem Stern, der Große Kardinal-Innitzer-Preis und der Große Josef-Krainer-Preis.