Das Carrington-Ereignis: Der stärkste Sonnensturm der Geschichte und was er heute bedeutet
Am 1. September 1859 beobachtete der britische Astronom Richard Carrington in seinem privaten Observatorium nördlich von London eine aktive Region auf der Sonne. Er zeichnete die Sonnenflecken, wie er es täglich tat, als gegen 11:18 Uhr Ortszeit zwei intensiv leuchtende Flecken aufleuchteten und sich dann in wenigen Minuten wieder veränderten. Carrington hatte gerade die stärkste Sonneneruption beobachtet, die in der Geschichte der Astronomie dokumentiert ist. Er ahnte die Tragweite nicht vollständig, aber er notierte das Ereignis sorgfältig.
17 Stunden und 40 Minuten später begann die Erde zu zittern.
Was am 1. und 2. September 1859 geschah
Der koronale Massenauswurf, den Carrington beobachtet hatte, raste mit einer Geschwindigkeit an, die die meisten CMEs weit übertrafen. Normale Sonnensturmplasmawolken brauchen ein bis drei Tage. Diese benötigte weniger als 18 Stunden, weil der vorangegangene Sturm ein paar Tage früher den Sonnenwind bereits verdünnt und den Weg freigemacht hatte.
Als die Plasmawolke auf das Erdmagnetfeld traf, waren die Auswirkungen unmittelbar und global. Magnetometer auf der ganzen Welt schlugen aus, manche so stark, dass sie ihre Messgrenzen überschritten. In Teilen Nordamerikas, Europas und Australiens leuchteten Polarlichter so hell, dass Menschen um zwei Uhr nachts draußen lesen konnten. In Kuba, Jamaika und Hawaii wurden Polarlichter gesichtet. In den Alpen und den Rocky Mountains verwechselten Bergleute das rote Leuchten mit dem Morgengrauen und standen auf.
Das globale Telegrafennetz, das damals modernste Kommunikationssystem der Welt, brach zusammen. Telegrammoperatoren erhielten elektrische Schläge von ihren Geräten. Leitungen sprühten Funken und verbrannten. An manchen Stationen arbeiteten die Telegrafengeräte für kurze Zeit ohne angeschlossene Batterien weiter, allein durch die induzierten Ströme aus dem geomagnetischen Sturm.
Warum das Carrington-Ereignis einzigartig ist
Rückberechnungen des Dst-Index, die aus historischen Magnetogrammen verschiedener Stationen vorgenommen wurden, ergeben Werte zwischen minus 850 und minus 1750 nT. Zum Vergleich: Der stärkste modellmäßig dokumentierte Sturm der Satellitenmessungsgeschichte, März 1989, erreichte minus 589 nT. Der Mai-2024-Sturm lag bei etwa minus 400 nT.
Das Carrington-Ereignis war also nach dieser Einschätzung zwei bis vier Mal stärker als alles, was in der modernen Messgeschichte dokumentiert wurde. Eisbohrkerne aus Grönland und der Antarktis zeigen erhöhte Nitratkonzentrationen aus dem Jahr 1859, ein Fingerabdruck, den starke solare Teilchenevents in der Atmosphäre hinterlassen. Dasselbe Muster gibt es für das Jahr 775, was als Miyake-Ereignis bezeichnet wird und noch stärker gewesen sein soll.
Die Kombination aus dem direkten Carrington-Bericht, den zeitgenössischen Magnetogrammen und den Eisbohrkernmessungen macht dieses Ereignis zum am besten belegten Extrem-Sonnensturm der Geschichte.
Was ein Carrington-Ereignis heute anrichten würde
Die National Academy of Sciences veröffentlichte 2008 eine Risikoabschätzung, die seitdem regelmäßig zitiert wird. Die Studie schätzte wirtschaftliche Schäden von ein bis zwei Billionen US-Dollar allein für die USA, falls ein Carrington-ähnliches Ereignis heute einträte. Andere Schätzungen liegen höher.
Der Hauptgrund für die enormen Schadenspotenziale ist nicht die Stärke des Magnetfelds als solche, sondern die Verwundbarkeit moderner Infrastruktur. 1859 gab es keine Satelliten, kein Internet, kein GPS und keine von elektrischen Strömen abhängigen Lebenserhaltungssysteme. Das Telegrafennetz war das einzige bedeutende elektrische System, und es war bereits schwer getroffen.
Heute läuft alles über Strom und alles über Netzwerke. Hochleistungstransformatoren, die das Rückgrat der Hochspannungsnetze bilden, werden nicht auf Lager gehalten. Ein großer Hersteller fertigt auf Bestellung, mit Lieferzeiten von zwölf bis vierundzwanzig Monaten. Wenn in einem extremen Sturmscenario viele solcher Transformatoren gleichzeitig ausfallen, ist ein Wiederaufbau des Netzes in Monaten nicht realistisch.
Satelliten würden teilweise verloren gehen. GPS wäre für Wochen gestört. Bankensysteme, die auf Satellitenkommunikation für Zeitstempel-Synchronisation basieren, könnten Probleme bekommen. Die Kettenreaktion wäre schwer vorhersehbar.
Wie wahrscheinlich ist ein neues Carrington-Ereignis?
Statistische Analysen historischer Stürme aus Eisbohrkernmessungen schätzen die Wahrscheinlichkeit eines Carrington-Niveau-Ereignisses auf etwa 0,5 bis 1 Prozent pro Jahr. Das entspricht einer Wiederkehrperiode von 100 bis 200 Jahren.
Der Sturm vom Juli 2012 rückte diese Statistik näher an die Gegenwart. Ein außerordentlich starker CME raste damals durch die Erdumlaufbahn, verfehlte die Erde aber knapp, weil er von einem Punkt der Sonne ausging, der zu dem Zeitpunkt nicht auf die Erde gerichtet war. Messungen des STEREO-A-Satelliten, der die Wolke direkt erfasste, zeigten Eigenschaften, die Analysen zufolge das Carrington-Ereignis hätten übertreffen können. Hätte derselbe CME neun Tage früher stattgefunden, wäre die Erde direkt in seinem Weg gewesen.
Was seit 1859 gelernt wurde
Der Hauptfortschritt liegt in der Vorwarnzeit. 1859 gab es keine Frühwarnung, kein Wissen über CMEs, keinen Satelliten am L1-Punkt. Heute sind CME-Ereignisse durch Weltraumteleskope sichtbar, bevor sie die Erde treffen, und der DSCOVR-Satellit liefert eine Stunde Vorwarnung auf den exakten Magnetfeldwert.
Diese Vorwarnzeit reicht für viele Schutzmaßnahmen. Netzbetreiber können Lasten reduzieren, Transformatoren entlasten, Schutzschalter manuell öffnen. Satellitenbetreiber können Instrumente sichern. Fluggesellschaften können Polarrouten verlassen.
Was nicht gelöst ist: die grundlegende Anfälligkeit des Systems. Mehrfach gab es Initiativen in Europa und den USA, kritische Transformatoren mit Gleichstromblockiervorrichtungen zu schützen, die geomagnetisch induzierte Ströme herausfiltern. Die Umsetzung verläuft langsam, weil die Kosten hoch sind und Extremereignisse selten genug sind, um aus dem politischen Fokus zu geraten, wenn keine akute Krise besteht.
Das Carrington-Ereignis als Maßstab
In der Weltraumwetter-Forschung dient das Carrington-Ereignis als Referenzpunkt. Wenn Forscher über Worst-Case-Szenarien sprechen, ist es das Carrington-Ereignis, an dem sie sich orientieren. Wenn Netzbetreiber Schutzanforderungen definieren, ist es das Carrington-Niveau, auf das sie sich beziehen müssen.
Für normale Beobachter in Deutschland ist das wichtigste Fazit dieses Ereignisses ein anderes: Es zeigt, dass extreme Sonnenstürme keine theoretischen Konstrukte sind. Sie sind historisch belegt, wissenschaftlich quantifiziert und statistisch unvermeidlich auf einem langen Zeithorizont. Wann genau das nächste Carrington-Ereignis kommt, ist unbekannt. Dass es irgendwann kommt, ist nicht.
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