SONNENFINSTERNIS
Wie die Ionosphäre auf ausbleibende Sonnenstrahlung reagiert
Redaktion / Pressemitteilung des DLR
astronews.com
5. August 2026

Die totale Sonnenfinsternis in der kommenden Woche wollen Forschende nutzen, um die Reaktion der Ionosphäre, einer für Navigation und Kommunikation entscheidenden Schicht der oberen Atmosphäre, zu untersuchen. Geplant sind internationale Messkampagnen mit Radarsystemen, Satellitennavigations-Empfängern und Niedrigfrequenz-Signalbeobachtungen.

Künstlerische Darstellung einer Sonnenfinsternis. Bild: ESA /  Acknowledgements: ATG Europe, Daten für das Bild der Sonne: ESA & NASA / Solar Orbiter / EUI Team [Großansicht]

Am 12. August 2026 richtet sich der Blick vieler Menschen gen Himmel: Eine spektakuläre totale Sonnenfinsternis zieht an diesem Tag über Teile der Nordhalbkugel hinweg. Der Pfad der Totalität beginnt über der Arktis, verläuft über Grönland, Island, den Norden Spaniens sowie die Balearen und bietet Millionen Menschen die seltene Gelegenheit, den Mond vollständig vor der Sonne vorbeiziehen zu sehen. Was vom Boden aus ein beeindruckendes Himmelsschauspiel ist, stellt für Forschende gleichzeitig ein außergewöhnliches natürliches Experiment dar – insbesondere für das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen, wie die Ionosphäre auf den plötzlichen Wegfall der Sonneneinstrahlung reagiert.

Die Ionosphäre erstreckt sich in etwa zwischen 60 und 1000 Kilometer Höhe und ist ein in die obere Atmosphäre eingebettetes Plasma aus Ionen und Elektronen. Sie entsteht durch die Strahlung der Sonne im extrem-ultravioletten Spektrum und im Röntgenbereich, die dazu führt, dass die Atmosphäre teilweise ionisiert. Diese Schicht spielt eine zentrale Rolle für zahlreiche technische Anwendungen. Besonders bekannt ist der Einfluss von Strahlung auf satellitengestützte Navigationssysteme wie etwa GPS oder das europäische Galileo-System. Deren Signale durchqueren die Ionosphäre und können dabei verzögert oder gestört werden. Gleichzeitig ermöglicht die Ionosphäre die Reflexion bestimmter Radiowellen und ist damit entscheidend für Kurzwellenkommunikation über große Distanzen. Selbst Very-Low-Frequency-Signale (VLF), die beispielsweise zur Kommunikation mit U-Booten genutzt werden, werden durch Veränderungen in der unteren Ionosphäre beeinflusst.

Da die Ionosphäre direkt durch Sonneneinstrahlung erzeugt wird, reagiert sie nahezu unmittelbar auf deren plötzlichen Wegfall. Während einer Sonnenfinsternis verändert sich die Elektronendichte lokal sehr schnell – vergleichbar mit einem abrupten Sonnenuntergang mitten am Tag. Solche Ereignisse sind für die Forschung besonders wertvoll. Zum einen können Veränderungen der Ionosphäre kurzfristig Auswirkungen auf Navigation und Funkkommunikation haben. Zum anderen erlaubt die Sonnenfinsternis als klar definierter "Störfall", grundlegende Prozesse der Dynamik und Kopplung in der oberen Atmosphäre zu untersuchen und besser zu verstehen. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen dabei, Modelle der Ionosphäre langfristig zu verbessern und technologische Systeme robuster gegenüber natürlichen Einflüssen zu machen.

Um diese Prozesse detailliert zu untersuchen, plant das DLR-Institut für Solar-Terrestrische Physik in Neustrelitz mehrere koordinierte Messkampagnen entlang des Pfades der Sonnenfinsternis. Gemeinsam mit der gemeinnützigen wissenschaftlichen Organisation EISCAT, die Radaranlagen in Nordeuropa betreibt, sollen in Tromsø und auf Spitzbergen Messkampagnen mit inkohärenten Streu-Radaren durchgeführt werden. Diese Systeme ermöglichen hochpräzise Messungen von Elektronendichte, Temperatur und Bewegungen des ionosphärischen Plasmas in Echtzeit. Zusätzlich werden in Finnland installierte Empfänger des "Globalen Ionosphärischen Flare-Detektionssystems" (GIFDS) des DLR zum Empfang von Signalen verschiedener VLF-Sender genutzt, zum Beispiel des VLF-Senders in Cutler, Maine (USA).

Besonders interessant dabei ist unter anderem der sogenannte Midpoint – der zentrale Bereich entlang des Signalpfads zwischen Sender und Empfänger –, der sich im Bereich der Sonnenfinsternis befindet. Dadurch lassen sich Veränderungen der unteren Ionosphäre entlang der Ausbreitungsstrecke besonders präzise analysieren. Die so gewonnenen Informationen können im Rahmen des Projekts AIR-MoPSy zur Verbesserung des Systems "Baltic R-Mode" genutzt werden. Dessen Ziel: die Schifffahrtsnavigation im Ostseeraum sicherer zu gestalten. Ergänzend werden Daten mehrerer Empfänger von Satellitennavigationssignalen auf Grönland und Island ausgewertet. Diese Messungen sollen zeigen, wie sich die veränderte Elektronendichte während der Sonnenfinsternis auf satellitengestützte Navigationssignale auswirkt.

Neben den direkten Beobachtungen führen die DLR-Forschenden begleitende Computersimulationen durch, um das Verhalten der Ionosphäre während der Sonnenfinsternis physikalisch nachzubilden. Der Abgleich zwischen Messdaten und Modellsimulationen ermöglicht es, bestehende Vorhersagemodelle weiter zu verbessern und bisher unzureichend verstandene Prozesse genauer zu charakterisieren. Die Sonnenfinsternis vom 12. August 2026 wird damit nicht nur ein beeindruckendes Naturschauspiel liefern, sondern auch eine seltene Gelegenheit, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Sonne, Atmosphäre und moderner Technologie besser zu verstehen – ein wichtiger Schritt für die zukünftige Entwicklung zuverlässiger Navigations- und Kommunikationssysteme auf der Erde.