Sept. 2, 1859: Telegrafen laufen bei verrücktem Magnetsturm mit elektrischer Luft

1859: Eine magnetische Explosion auf der Sonne verursacht helle Polarlichter auf der Erde und bringt das junge Telegrafennetz zum Erliegen.

Am 2. September 1859, im Telegrafenbüro in der State Street Nr. 31 in Boston um 9:30 Uhr, Die Leitungen der Telegrafenbeamten waren überlastet, also zogen sie die Batterien aus ihren Geräten und arbeiteten nur noch mit der Elektrizität, die durch die Luft floss.

In den frühen Morgenstunden dieser Nacht brachen die brillantesten Polarlichter, die je aufgezeichnet wurden, über dem Himmel der Erde aus. Menschen in Havanna und Florida berichteten, sie gesehen zu haben. Die New York Times brachte einen 3.000 Wörter langen Bericht, der das farbenprächtige Ereignis in violetter Prosa festhielt.

Mehr anzeigen

„Darunter mischte sich schließlich ein schöner rosa Farbton. Die Wolken dieser Farbe waren nordöstlich und nordwestlich des Zenits am zahlreichsten“, schrieb die Times. „Dort schossen sie übereinander, vermischten sich und vertieften sich, bis der Himmel schmerzhaft leuchtend war. Es gab keine Figur, die die Vorstellungskraft nicht in diesen augenblicklichen Blitzen wiederfand.“

Als ob das, was am Himmel geschah, nicht genug wäre, geriet die Kommunikationsinfrastruktur, die sich gerade entlang der Ostküste auszubreiten begann, durch den ganzen Elektromagnetismus aus den Fugen.

„Wir beobachteten den Einfluss auf die Leitungen zur Zeit der Geschäftsaufnahme – 8 Uhr – und er hielt bis 9 1/2 Uhr an, so dass kein Geschäft zustande kam, es sei denn, man warf die Batterien an jedem Ende der Leitung ab und arbeitete ausschließlich mit dem atmosphärischen Strom!“, schrieben die verblüfften Bostoner Telegrafenbeamten in einer Erklärung, die später in der New York Times erschien.

Der Bostoner Telegrafenbeamte teilte seinem Kollegen in Portland, Maine, mit: „Meine Leitung ist auch unterbrochen, und wir arbeiten mit dem Polarlichtstrom. Wie empfangen Sie mein Schreiben?“ Portland antwortete: „Besser als mit eingeschalteten Batterien“, bevor er schließlich mit Yankee-Mut sagte: „Sehr gut. Soll ich mit dem Geschäftlichen fortfahren?“

Im Hinblick auf die Beziehung zwischen der Erde und ihrem Stern sind dies wahrscheinlich die seltsamsten 24 Stunden, die je aufgezeichnet wurden. David Hathaway von der NASA, ein Sonnenastronom, sagte, dass die Menschen in der Sonnengemeinschaft zu verstehen begannen, dass es einen Zusammenhang zwischen den Ereignissen auf der Sonne und dem Magnetismus auf der Erde gibt. Aber dieses Wissen war nicht weit verbreitet.

Eine andere Theorie besagt, dass Polarlichter eigentlich atmosphärische Phänomene sind, d.h. Wettererscheinungen einer bestimmten Art. Es wurden verschiedene Beweise angeboten. Auroras hatten angeblich ein Geräusch, „das Geräusch der Krepitation“, oder ein Knistern, das sie als erdgebundene Phänomene kennzeichnete. Es gab sogar noch seltsamere Erklärungen, wie das urkomische Zitat des Meteorologen Ebenezer Miriam in der New York Times.

„Die Aurora (Elektrizität, die sich aus den Kratern von Vulkanen entlädt) löst sich entweder in der Atmosphäre auf und wird so durch den Weltraum verbreitet oder sie konzentriert sich zu einer gelatinösen Substanz, die Meteore bildet, die Sternschnuppen genannt werden“, schrieb Miriam. „Diese Meteore lösen sich in der Atmosphäre schnell auf, erreichen aber manchmal die Erde, bevor sie sich auflösen, und ähneln dann dünner Stärke.“

Aber einige Wissenschaftler waren auf der richtigen Spur. Achtzehn Stunden vor dem Sturm hatte Richard Carrington, ein junger, aber angesehener britischer Astronom, seine täglichen Sonnenfleckenbeobachtungen gemacht, als er zwei leuchtende Lichtpunkte sah. Heute wissen wir, dass das, was er sah, die Erwärmung der Sonnenoberfläche über ihre Standardtemperatur von etwa 5.500 Grad Celsius war. Die Energie dafür stammte aus einer magnetischen Explosion, als ein ausgedehnter Teil des Magnetfelds der Sonne abbrach und sich wieder zusammenfügte.

„Sie geben das Energieäquivalent von etwa 10 Millionen Atombomben innerhalb von ein oder zwei Stunden ab“, sagte Hathaway. „Einer war etwas Besonderes, und er wurde bemerkt, weil es ein weißer Lichtschein war. Obwohl Carrington damals nicht wusste, was er da sah, hatte er nach fünf Jahren Sonnenbeobachtung begriffen, dass das, was er sah, etwas noch nie Dagewesenes war. Als sich in den frühen Morgenstunden der nächsten Nacht der Himmel auf der ganzen Welt in leuchtenden Farben zu färben begann, wusste Carrington, dass er etwas entdeckt hatte.

„Ich glaube, dass dies ein Wendepunkt in der Astronomie ist, weil die Astronomen zum ersten Mal konkrete Beweise dafür hatten, dass eine andere Kraft als die Schwerkraft sich über 93 Millionen Meilen im Weltraum mitteilen konnte“, sagte Stuart Clark, Autor des Buches The Sun Kings: The Unexpected Tragedy of Richard Carrington and the Tale of How Modern Astronomy Began.

Allerdings sollte es noch Jahrzehnte dauern, bis die wissenschaftliche Theorie mit den Beobachtungen Schritt halten konnte. Britische Schwergewichte wie Lord Kelvin vertraten die Ansicht, dass die Sonne niemals die Energiemenge liefern könne, die auf der Erde beobachtet worden war. Es war nicht einfach zu verstehen, was geschah, ohne die Funktionsweise der Sonne oder die Natur der Teilchen zu kennen.

„Das ist ein großartiges Beispiel dafür, dass Theorie und Beobachtung nicht übereinstimmen“, sagte Clark. „Das wissenschaftliche Establishment neigt dazu, die Theorie zu glauben, aber normalerweise ist es umgekehrt, und die Beobachtungen sind korrekt. Man muss eine kritische Masse an Beobachtungen sammeln, um die wissenschaftliche Theorie zu ändern.“

Im Laufe der Zeit änderten immer mehr Beobachtungen die Theorie, und die Sonne wurde für die geomagnetischen Stürme verantwortlich gemacht. Die technische Lektion, dass elektrische Geräte gestört werden können, wurde jedoch weitgehend vergessen.

Wenn ein geomagnetischer Sturm die Erde trifft, erschüttert er die Magnetosphäre der Erde. Wenn das magnetisierte Plasma die Magnetfeldlinien der Erde umherschiebt, fließen Ströme. Diese Ströme haben ihre eigenen Magnetfelder, und schon bald sind unten am Boden starke elektromagnetische Kräfte im Spiel. Mit anderen Worten: Ihr Telegraf kann mit „Polarlichtstrom“ betrieben werden.

Geomagnetische Stürme können jedoch auch weniger harmlose Auswirkungen haben. Am 4. August 1972 fiel eine Leitung von Bell Telephone zwischen Chicago und San Francisco aus. Die Forscher der Bell Labs wollten herausfinden, warum das so war, und ihre Erkenntnisse führten sie direkt zurück ins Jahr 1859 und zum Polarlichtstrom.

Louis Lanzerotti, heute Professor für Ingenieurwissenschaften am New Jersey Institute of Technology, suchte in der Bibliothek der Bell Labs nach ähnlichen Ereignissen und Erklärungen. Zusammen mit der Feldforschung wurde die Geschichte zum Kern eines neuen Ansatzes, um robustere elektrische Systeme zu bauen.

„Wir haben all diese Analysen gemacht und diese Arbeit ’74 für das Bell Systems Technical Journal geschrieben“, sagte Lanzerotti. „Und das hat bei Bell Systems wirklich einen gewaltigen Unterschied gemacht. Sie haben ihre Energiesysteme umgestaltet.“

Der Kampf um den Schutz der technischen Systeme der Erde vor geomagnetischen Anomalien geht weiter. Ende 2008 veröffentlichten die National Academies of Science einen Bericht über schwere Weltraumwetterereignisse. Sollte sich ein Sturm, der auch nur annähernd das Ausmaß von 1859 erreicht, wiederholen, könnte der Schaden eine Billion Dollar übersteigen, vor allem wegen der Störungen im Stromnetz.

Die Daten darüber, wie oft große Stürme auftreten, sind spärlich. Eiskerne sind die wichtigsten Beweise, die wir außerhalb der historischen Dokumente der Menschheit haben. Geladene Partikel können mit Stickstoff in der Atmosphäre interagieren und Nitride bilden. Die erhöhte Konzentration dieser Moleküle lässt sich anhand von Eisbohrkernen nachweisen, die wie ein Logbuch der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt wirken. In den letzten 500 Jahren, in denen diese Daten vorliegen, war das Ereignis von 1859 doppelt so groß wie alle anderen.

Allerdings bleibt die Sonne ein wenig rätselhaft, vor allem bei diesen ungeheuer energiereichen Ereignissen. Wissenschaftler wie Hathaway sind in der Lage zu beschreiben, warum ein geomagnetischer Sturm größer sein könnte als ein anderer, wenn sie die Details seiner Entstehung kennen, aber sie können nur schwer vorhersagen, wann oder warum ein außergewöhnlich großer Sturm auftreten könnte.

Das wissenschaftliche Verständnis darüber, wie die Sonne auf die Erde und die technikbegeisterten Menschen einwirkt, ist noch nicht vollständig, aber zumindest wissen wir, wann es angefangen hat: in den frühen Morgenstunden des 2. Septembers 1859.

Der Sturm, der die Erde und die technikbegeisterten Menschen erschüttert hat, ist noch nicht vorbei. 2. September 1859.

„An diesem Punkt erkennen wir, dass diese Himmelsobjekte unsere Technologien und die Art und Weise, wie wir unser Leben leben wollten, beeinflusst haben“, so Stuart.

Und es stellt sich heraus, dass unser brennender heißer Stern dies immer noch tut.

Bild: TRACE/NASA

Dieser Artikel erschien zuerst in Wired Science am 2. September 2009.

Alexis Madrigal ist jetzt leitender Redakteur bei The Atlantic. Er ist der Autor von Powering the Dream: The History and Promise of Green Technology.

Siehe auch:- 27. April 1791: Samuel F.B. Morse, ‚American Leonardo,‘ Born

• Die geomagnetische Apokalypse – und wie man sie aufhält
• Astronaut fängt fantastische Aufnahme der Aurora aus dem Weltraum ein
• Neue Aurora Webcam fängt spektakuläre Videos ein, Images
• Scientists Discover What Makes Northern Lights Dance
• Northern Lights‘ Source Found in Giant ‚Magnetic Ropes‘
• Mysterious, Glowing Clouds Appear Across America’s Night Skies
• April 25, 1859: Big Dig Starts for Suez Canal
• May 15, 1859: Pierre Curie, Radium’s Co-Discoverer, Is Born
• May 22, 1859: It’s Elementary, My Dear Reader
• Aug 17, 1859: U.S. Airmail Carried by Balloon
• Aug. 27, 1859: America Enters the Oil Bidness
• Nov. 1, 1859: A Welcome Sight for Those in Peril Upon the Sea
• Sept. 2, 1969: First U.S. ATM Starts Doling Out Dollars
• Sept. 2, 1993: U.S., Russia Ink Space Pact
• Sept. 2, 1985: Hey, Everyone, We Found the Titanic