Schockwellen von Weltkriegsbomben reisten zum Rand des Weltraums

Die Bombenangriffe der Alliierten während des Zweiten Weltkriegs verursachten in ganz Europa  vielerorts verheerende Schäden. Eine neue Studie deutet darauf hin, dass die Auswirkungen der Schockwellen überraschend weit reichten – sogar bis an die Grenzen des Weltraums.

Die kürzlich in der Fachzeitschrift „Annales Geophysicae“ veröffentlichte Studie dokumentiert die Auswirkungen dieser Bomben in der Ionosphäre. Diese Schicht der Erdatmosphäre beginnt in einer Höhe von circa 80 Kilometern und geht dann irgendwann in den interplanetaren Raum über. Sie wird durch Sonnen- und kosmische Strahlung geladen oder ionisiert. Die Daten deuten darauf hin, dass etliche Bombenangriffe die Kraft von Hunderten von Blitzeinschlägen freisetzten und damit die Dichte der negativ geladenen Elektronen in der Ionosphäre verringerten.

Die Auswirkungen der Bombenangriffe auf die Ionosphäre waren relativ gering und verflogen nach wenigen Stunden. Aber der ungewöhnliche Ansatz, den die Forscher zur Bestimmung der atmosphärischen Störungen verfolgten, könnte den Wissenschaftlern dabei helfen, Atmosphärenmodelle zu verfeinern und ionosphärische Störungen genauer vorherzusagen. Die schwersten dieser Störungen haben das Potenzial, die GPS- und Kommunikationssysteme der Erde lahmzulegen.

Ein Blick in die Vergangenheit

Die Ionosphäre ist alles andere als gleichförmig und schwankt vor allem durch die Aktivität der Sonne. Sonneneruptionen, Sonnenwinde und geomagnetische Stürme können dazu führen, dass die Elektronendichte steigt und fällt. Aber nicht nur unser feuriger Begleiter wirkt sich auf die Atmosphärenschicht aus. Auch Gewitter und selbst große Erdbeben können die Ionosphäre beeinflussen.

Basierend auf den vorliegenden Erkenntnissen sei die Ionosphäre „viel unregelmäßiger, als sie sein sollte“, sagt Chris Scott, ein Weltraumwissenschaftler an der University of Reading in Großbritannien.

Um die Auswirkungen verschiedener Ereignisse auf die Ionosphäre besser zu verstehen, suchten Scott und sein Kollege und Co-Autor Patrick Major nach Beispielen für andere Explosionen, die ähnlich viel Energie freisetzten wie Gewitter. Fündig wurden sie an einem unerwarteten Ort: Aufzeichnungen von Bombenangriffen aus dem Zweiten Weltkrieg.   

Die Forscher analysierten die Daten zu den Luftangriffen der Alliierten in Europa mit Hilfe von 152 Aufzeichnungen über die wichtigsten Bombardierungsperioden zwischen 1943 und 1945. Für diesen Zeitraum gab es verlässliche Daten über die Art der Sprengstoffe und den Zeitpunkt ihres Einsatzes. Dann verglichen sie die einzelnen Angriffe mit atmosphärischen Messungen, die von der Radio Research Station im englischen Slough gemacht wurden.

Es ist zwar schwierig, die genauen Auswirkungen der Bombenangriffe auf die Ionosphäre auszumachen, aber die Forscher entdeckten einen signifikanten Zusammenhang zwischen Bombenangriffen mit mindestens 100 bis 800 Tonnen Sprengstoff und Veränderungen in der Ionosphäre, die drei bis sieben Stunden später auftraten. (Zum Vergleich: Eine Tonne TNT setzt ungefähr die gleiche Energie frei wie ein Blitz, der von den Wolken bis zum Boden reicht.)

Natürlich unterscheiden sich Blitze und Bomben sehr voneinander, wie Scott anmerkt. Aber der beobachtete Zusammenhang bekräftigt die Vorstellung, dass andere Naturphänomene wie Blitzeinschläge sich auf die Atmosphäre auswirken können.

Scott und Major haben sich auch Daten über die deutschen Bombenangriffe auf London in den Jahren 1940 und 1941 angesehen, die als "London Blitz" in die Geschichte eingingen. 
Diese Bombenoffensive war allerdings so kontinuierlich, dass es keine Tage ohne Explosionen gab, die es den Forschern erlaubt hätten, ionosphärische Abweichungen für den Vergleich mit den Atmosphärendaten zu ermitteln.

Diese Tatsache sorgte bei Scott für eine ernüchternde Erkenntnis: „Zwei meiner Tanten im Alter von neun und elf Jahren wurden beim Londoner Blitz getötet“, erzählt er. „Daher weiß ich, dass meine Familie die Auswirkungen selbst gesehen hat, die solche Konflikte haben können.“ 

Dellen im Himmel

Diese neuartige Nutzung von Daten historischer Ereignisse zum besseren Verständnis unserer Atmosphäre überraschte die wissenschaftliche Gemeinschaft durchaus.

„Ich habe so etwas noch nie gesehen“, sagt Christopher Fallen vom Geophysikalischen Institut der University of Alaska Fairbanks. Fallen, der auch Chefwissenschaftler des High Frequency Active Auroral Research Program ist (das die Eigenschaften und das Verhalten der Ionosphäre untersucht), stellt fest, dass ausgefeiltere Modelle dabei helfen würde, die genauen Mechanismen hinter den Auswirkungen der Bombenangriffe aufzuschlüsseln. Die Forschungsarbeit ist ein interessanter erster Schritt hinein in eine knifflige Fragestellung. „Dadurch bin ich einer anderen Sichtweise auf die Ionosphärenforschung gegenüber nun definitiv aufgeschlossener", sagt er.

Und ein besseres Verständnis der Unregelmäßigkeiten in der Ionosphäre sowie deren Ursachen könne uns dabei helfen, ihre Auswirkungen auf die moderne Technologie besser zu verstehen, auf die wir uns verlassen, einschließlich Funkkommunikations- und GPS-Systeme, erklärt Mihail Codrescu. Der Wissenschaftler arbeitet am Weltraumwetterprognosezentrum (SWPC) des Nationalen Wetterdienstes der USA, einer Behörde der National Oceanic and Atmospheric Administration. Das SWPC warnt vor allem vor möglichen technischen Störungen durch Weltraumwetter. 

So hatte beispielsweise die Störung der Ionosphäre während eines besonders intensiven Sonnensturms im Oktober 2003 weitreichende Auswirkungen und zwang Flugzeuge aufgrund von GPS-Ungenauigkeiten sogar zur Umleitung.

Scott freut sich darauf, durch weitere Archive zu stöbern, um bei der Entwicklung neuer Modelle für atmosphärische Veränderungen zu helfen. „Das hat meine Motivation, diese historischen Daten zu digitalisieren, wirklich verdoppelt“, sagt er. „Es gibt so viele Daten, die im Moment unbrauchbar in Büchern im Regal stehen.“ 

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.