Ein erster Schritt ist die Auswertung historischer Wetteraufzeichnungen, doch im Hinblick auf die Stärke vergangener Ereignisse sind beispielsweise Berichte über Polarlichterscheinungen unergiebig.

Wesentlich aussagekräftiger ist die Isotopenanalyse. Dabei werden polare Eisbohrkerne, Baumrinden und Korallen nach Auffälligkeiten untersucht. Wenn Stoffe wie Beryllium-10, Nitrat oder Kohlenstoff-14, deren Anhäufung in der Erdatmosphäre von der Sonnenaktivität abhängt, in erhöhter Konzentration auftreten, kann auf Eruptionen in der Vergangenheit geschlossen werden. Vor allem Proben in Eisbohrkernen ermöglichen Rückdatierungen im Bereich von tausenden Jahren.

Daten werden auch für die Entwicklung statistischer Modelle gesammelt. In die Berechnung der Häufigkeit von Sonnenstürmen fließen nicht nur Informationen über vergangene Sonnenaktivitäten ein, sondern auch die Ergebnisse der Beobachtung und Vermessung sonnenähnlicher Sterne durch das Weltraumteleskop "Kepler", das bis Herbst 2018 in Betrieb war.

Die Sonne fest im Blick

Hilfreich bei der Sonnenbeobachtung sind Teleskope auf der Erde und Observatorien im All. Dazu wurde Anfang 2010 das Projekt "Solar Dynamics Observatory" (SDO) gestartet, das die Messungen des seit den späten 1990er Jahren aktiven "Solar and Heliospheric Observatory" (SOHO) ergänzt.

Von besonderem Interesse ist die Bildung von Sonnenflecken, denn hier gibt es immer wieder Energieagglomerationen, aus denen Flares oder koronale Massenausbrüche hervorgehen.

Raumsonden zur Sonnenforschung

Zwei NASA-Sonden, STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) A und B, sind auf der erdab- und der erdzugewandten Seite der Sonne in Stellung gebracht. Sie beobachten die Sonne und die Wechselwirkung ihrer Teilchenausbrüche und Felder mit der Magnetosphäre der Erde.

Große Hoffnungen setzen Weltraumwetterfrösche in die US-Raumsonde "Parker Solar Probe". Die Mission zur Erforschung der Korona, der äußersten Atmosphärenschicht der Sonne, begann im August 2018. Die ESA-Sonde "Solar Orbiter" zur Untersuchung des Sonnenwindes soll im Jahr 2020 starten.

Sonnensturm - die Vorwarnzeiten sind kurz

Mit der aktuellen Beobachtungsausstattung sind kurzfristige Warnungen möglich. Nachdem eine Eruption als heller Blitz erkannt ist, kann sich eine Strahlungswelle rasend schnell der Erde nähern: Sie verbreitet sich nämlich mit Lichtgeschwindigkeit (299.792,458 Kilometer pro Sekunde) und trifft bei einer Erde-Sonne-Entfernung von 150 Millionen Kilometern nach etwa acht Minuten ein. Geomagnetische Stürme, die nach koronaren Massenauswürfen auftreten, benötigen hingegen 15 Stunden bis vier Tage, um zur Erde zu gelangen.

Diese Vorlaufzeiten müssen genügen, um Satelliten und Stromversorgungseinrichtungen abzuschalten, Flugzeuge zu landen oder umzudirigieren und die Astronauten in der Raumstation ISS zu alarmieren.

Wenngleich wir - abgesehen vom Carrington-Event (1859) und dem Quebec-Blackout (1989) - bislang weitgehend von Sonnenstürmen und ihren Begleiterscheinungen verschont geblieben sind, ist es nötig, wirksame Abschirmmaßnahmen vor allem für die Strom- und Kommunikationsnetze zu entwickeln. Eine Idee, die unter Wissenschaftlern kursiert, sieht den Bau eines gigantischen elektromagnetischen Schutzschirmes vor: Die "Sonnenschutz"-Befürworter träumen von einer zwischen Sonne und Erde installierten, stromdurchflossenen Drahtkonstruktion, die Teilchenwellen ablenkt.