So haben die Vorhersagen der Sonnenkorona während der Sonnenfinsternis 2024 abgeschnitten.

Für die meisten Menschen auf der Erde kann der spektakuläre Anblick der feurigen Korona der Sonne nur während einer totalen Sonnenfinsternis beobachtet werden. Doch schon bevor das am 8. April weitverbreitet beobachtete astronomische Ereignis stattfand, hatten die Forscher von Predictive Science Inc. in San Diego eine Vorstellung davon, was die Finsternisbegeisterten sehen würden, wenn sie zum Himmel blickten (SN: 4/8/24).

Seit 1994 erstellt das private Unternehmen ausgeklügelte Computersimulationen der dynamischen und magnetisierten Atmosphäre der Sonne für Wissenschaftler, die die Entwicklung der Atmosphäre besser verstehen wollen. Diese Simulationen berücksichtigen kontinuierlich aktualisierte Informationen über die Korona, um Vorhersagen über ihr Aussehen während Finsternissen zu ermöglichen.

"Solche Vorhersagen sind für unsere Kollegen, die die Korona erforschen, extrem wichtig", sagt Cooper Downs, ein Astrophysiker bei Predictive Science Inc. "Sie können bei der Planung helfen, wenn man sagt: 'Okay, dieser Strahl ist in der Vorhersage enthalten, vielleicht sollten wir unsere Instrumente darauf richten.'"

Ein paar Minuten vor dem Ereignis am 8. April veröffentlichte das Unternehmen seine endgültige Vorhersage für diese Finsternis (obwohl das Modell noch zwei Wochen danach mit neuen Daten weiterlief). Diese Vorhersage traf das Aussehen der Korona ziemlich genau, wenn auch nicht ganz perfekt und sagte mehrere lange Strahlen voraus, die in der Realität an etwas anderen Orten endeten. Die Beobachter konnten dennoch gute Daten sammeln, sagt Downs, da sie sich auf andere Quellen wie Satellitenbilder für die Planung verließen und sich auf große und stabile Strahlen konzentrierten.

Trotzdem war er nicht von den Unzulänglichkeiten des Modells enttäuscht. Dies weise nur darauf hin, dass es mehr ganzheitliche Beobachtungen der Sonne brauche, sagt er.

Totale Sonnenfinsternisse bieten eine seltene Gelegenheit, mehr Informationen über die Korona der Sonne zu erhalten, sagt Downs. "Wenn der Mond vor der Sonne steht, ist er wie der perfekte Abschatter."

Beobachtungen und Simulationen bringen die Forscher näher an das Verständnis langjähriger Rätsel heran, wie zum Beispiel, warum die Korona mit einer sengenden Million Grad Celsius so viel heißer ist als die etwa 5.500° C heiße Oberfläche (SN: 8/20/17). Sie sind auch entscheidend für die Vorhersage von Weltraumwetterereignissen, bei denen die Sonne Strahlung und geladene Teilchen ausstößt, die die Satellitenkommunikation stören und elektronische Geräte auf unserem Planeten beeinträchtigen können.

Zurzeit sind die Vorhersagen für das Weltraumwetter viel schlechter als die Vorhersagen für das Erdwetter. "Sie sind nicht einmal annähernd vergleichbar", sagt Downs.

Das liegt weitgehend an den begrenzten Daten. Atmosphärenforscher haben Zugang zu Wetterstationen und Ballons auf der ganzen Erde, während diejenigen, die unseren lokalen Stern untersuchen, meist nur eine einzige zweidimensionale Ansicht der Sonne zu einem bestimmten Zeitpunkt haben. Aus dieser eingeschränkten Perspektive versuchen Sonnenforscher, die vollständige dreidimensionale Struktur der Korona nachzuempfinden und Dinge wie ihre Temperatur, Dichte, Ausflüsse und magnetische Struktur abzuleiten.

Um die dunstige Korona zu sehen, müssen Forscher die Brillanz der Sonne dämpfen. Sie können das mit einem künstlichen Koronografen tun, einer undurchsichtigen Scheibe in einem Teleskop, die die Sonne und einen Teil des Raums um sie herum abschattet, um ihre Atmosphäre sichtbar zu machen. Bei einer Finsternis können Instrumente die gesamte Korona von der Oberfläche der Sonne aus sehen. Und der ausgedehnte Schatten des Mondes verdunkelt den gesamten Himmel und macht es einfacher, schwache Merkmale in der Korona zu sehen.

Vorhersagen darüber zu erstellen, wie die Korona während einer Finsternis aussehen wird, ist ein wichtiger Teil der Validierung von Computermodellen, wie die Korona funktioniert, sagt Chip Manchester, ein Sonnenphysiker an der University of Michigan in Ann Arbor, der ebenfalls solche Simulationen erstellt. Wenn das Modell mit den Beobachtungen übereinstimmt, gibt das zusätzliches Vertrauen, dass es die zugrunde liegende Physik korrekt erfasst.

Im Jahr 2017 wurde die Vorhersage für die totale Sonnenfinsternis, die in diesem Jahr die Vereinigten Staaten überquerte (SN: 8/11/17), dadurch erleichtert, dass die Sonne nahe ihrem Sonnenminimum, einem Tiefpunkt in ihrem 11-jährigen Aktivitätszyklus, war. Während des Sonnenminimums ist die Sonne relativ stabil, mit plötzlichen Veränderungen selten und weit voneinander entfernt. Downs konnte die Vorhersage seines Unternehmens darüber, wie die Korona aussehen würde, sieben Tage vor der Finsternis abgeben. Die Projektionen stimmten ziemlich genau mit der Realität überein.

In diesem Jahr nähert sich die Sonne dem aktivsten Teil ihres Zyklus: dem Sonnenmaximum. Und das war der Hauptgrund für die Diskrepanz zwischen Finsternisvorhersage und Realität. Während des Sonnenmaximums ist die Sonne ein brodelndes Unwetter, mit häufigen Flares, die ohne Vorwarnung hervorbrechen. Informationen über Eruptionen auf ihrer unsichtbaren Rückseite konnten erst in die Simulationen einbezogen werden, als die Sonne rotierte und diese verborgene Aktivität sichtbar machte.

"Man konnte sofort sehen: Oh nein, da sind neue Dinge, die das Modell noch nicht hat", sagt Downs. "Da gibt es nichts, was wir tun könnten. Wir können keine Daten erfinden."

For the April eclipse, the company had access to extremely up-to-date information from NASA’s Solar Dynamics Observatory, which watches the sun from Earth orbit (SN: 4/21/10). The simulations got an extra boost from the European Space Agency’s Solar Orbiter, a satellite traveling around the sun that got to witness the eclipse while off to one side relative to our planet, taking magnetic readings and other data (SN: 2/9/20).

Ideally, Manchester says, solar scientists would have at least three spacecraft spaced equally apart in orbit around the sun. “Then you would see what’s coming around from the backside.”

That setup won’t be available for the foreseeable future. But ESA has plans to bolster its observations of the corona with the PROBA-3 mission, which will block out the sun’s central regions with a coronagraph to study its outer atmosphere and is expected to launch this year. In 2029, the agency will also send up the Vigil spacecraft, a space weather observatory that can watch potentially hazardous solar activity before it rolls into view from Earth.

Downs is already working with the PROBA-3 team to simulate how their views of the sun will look after launch and is hopeful that the satellite’s data will improve predictions for the next total solar eclipse, which will grace the Arctic and far-Western Europe two years from now. “We are definitely looking forward to 2026,” he says.