SOLARE VARIABILITÄT UND POLARLICHTER
(Ein Problem der historischen
Geophysik)
Wilfried Schröder
I.
1976 veröffentlichte der
amerikanische Astronom John A. Eddy (1) in der angesehenen Zeitschrift
„Science“ einen Aufsatz, den er mit „Maunder-Minimum“ umschrieb. Inhalt
war das überraschende Ergebnis über die verschwundenen Sonnenflecken zwischen
1645-1715 sowie das weitestgehende Fehlen der Polarlichter. Die Reaktion auf
diese Arbeit war bemerkenswert: sie wurde überall zitiert, selbst Zeitungen
berichteten über dieses vorgeblich sensationelle Resultat, wonach die Sonne im
17. Jahrhundert erloschen war, teilweise jedenfalls. In der Folgezeit blühte
eine neue Forschungsrichtung auf: überall wurden neue solare Minima entdeckt,
fehlende Polarlichter beschrieben und vielfältige klimatologische Konsequenzen
abgeleitet. Eddy war mit einem Male weltberühmt geworden und um ihn herum
scharte sich eine wackere Schar von Mitstreitern. So ist das bis zum heutigen
Tage geblieben. Inzwischen hat es aber eigenartige Formen angenommen: Kritische
Studien zum Thema des vergeblichen „Maunder-Minimums“ (sowie der hernach
ernannten „Delton“, „Wolf“, „La-Lande“-Minima)
werden jedenfalls in englischen Fachzeitschriften nicht mehr publiziert.
Es gibt keine Chance mehr, dass eine reale Diskussion der Verhältnisse
stattfindet, da die Vertreter dieser Minima inzwischen die Publikationen derart
bestimmen, dass andere Meinungen nicht mehr zugelassen sind. Dies ist um so
eigenartiger, als sich bereits frühzeitig international bekannte Gelehrte wie
der deutsche Sonnenforscher W. Gleissberg (3) sowie der amerikanische
Meteorologe Helmut E. Landsberg (5) sehr kritisch äußerten in einer Weise, die
Eddy’s Resultate doch in einem anderen Licht erscheinen ließen.
II.
Sowohl Gleissbergs, Landsbergs
sowie Schröders Untersuchungen (9-12) über die Polarlichter während des sog.
Maunder-Minimums ergaben ein Resultat, das nur noch wenig mit Eddy’s erster
Beschreibung zu tun hatte. Gleissberg fand keine Besonderheiten, Landsberg legte
für die diskutierte Periode zahlreiche Sonnenflecken- und Polarlichtdaten vor,
während Schröder zeigen konnte, dass in fast jedem Jahr zwischen 1645-1715
Polarlichter gesehen und beschrieben worden waren. Eddy’s Ergebnis war damit
weitestgehend aufgehoben und in der von ihm behaupteten Form konnte von einer
„Auszeit der Sonne“ keine Rede sein.(6). Es gab auch weitere Studien in
dieser Frage, die allesamt zeigten, dass der solare Zyklus zwischen 1645-1715
aktiv war (s. die Tagungsberichte der IAGA 1989, 1991, 1999 und 2001). Während
sich also durchaus wohlabgewogene Stimmen zum Themenkreis äußerten, ergab sich
eine interessante Entwicklung: Eddy setzte seine Studien fort, musste einräumen,
dass seine Daten so aussagefähig nicht sind, behauptete gleichwohl, dass
selbst, wenn weitere positive Befunde von Polarlichtern vorgelegt würden, es
nichts daran ändern würde, dass die Sonne weniger aktiv war. Zum Beweis wurden
von ihm die bereits genannten anderen Minima - Wolf, LaLande - erwähnt sowie
klimatologische und andere Erhebungen benannt.
Der weitere Verlauf der
Diskussion war bemerkenswert: Insbesondere amerikanische und englische Vertreter
stützten zu Beginn die Meinung der Minima. Später schlossen sich andere
Gruppen dem an, wobei stets nur ein ausgewähltes Datenmaterial genutzt wurde
und die Befunde der Polarlicht- und Sonnenphysik schlichtweg ignoriert
wurden(7), (8) (15). Mit weiteren Messmethoden wollte man belegen, dass tatsächlich
die Sonne in bestimmten Zeiten weniger aktiv, vielleicht sogar „ruhend“ war.
Etwa ab den neunziger Jahren trat dann eine Entwicklung ein, die eine kritische
Diskussion unmöglich machte. Zwar konnte noch 1988 in „Nature“ eine Tabelle
der Polarlichter veröffentlicht werden, auch wurde 1992 noch eine ausführliche
Arbeit zum Maunder-Minimum im „J. Geomagn. Geoelectr.“ veröffentlicht(11).
Doch der Zeitschriftenmarkt, insbesondere der Amerikanischen Geophysikalischen
Gesellschaft, war kritischen Berichten verschlossen. Übereinstimmend
berichteten Forscher, dass ihre Beiträge von den Gutachtern damit abgelehnt
wurden, dass das Maunder-Minimum „erwiesen“ sei.
Wie sonderbar die weitere
Diskussion verlief, mögen zwei Hinweise verdeutlichen: Als der amerikanische
Autor S. M. Silverman einen Forschungsüberblick mit sehr selektiertem
Literaturverzeichnis gab, wurde von der Zeitschrift Rev. Geophys. ein Kommentar
mit dem Hinweis abgelehnt, „es sei so, wie es Silverman“ beschrieb. 1997
legten die Autoren Hoyt und Schatten ein fundiertes Buch über die Sonne und
klimatische Wechsel vor(4). Beide Autoren haben sich durchaus bemüht, auch
nichtenglische Literatur zu bekommen. Jedoch zeigte ihr Literaturverzeichnis
wieder den gleichen Selektionsprozess: Kritische Literatur wird erst gar nicht
zitiert, denn sie könnte ja die eigenen Annahmen in Frage stellen.
Dieser Prozess der Selektion
kritischer Literatur ist sehr bemerkenswert und hat inzwischen dazu geführt,
dass sowohl im Publikations- als auch Tagungswesen nur noch eine pro
Maunder-Debatte stattfindet. Alles andere wird erst gar nicht zur Kenntnis
genommen.
III.
Bei der Erörterung der
„solaren Minima“ und der auch vorgeblich „fehlenden“ Sonnenflecken und
Polarlichtdaten, werden vor allem verschiedene methodologische Fehler gemacht.
So stellt man immer wieder fest, dass die meisten Autoren keine eigenen
Quellenstudien betrieben haben, sondern vielmehr aus Sekundärquellen
abschreiben. Das tat teilweise auch schon Eddy und das hat sich fortgesetzt.
Meist liegt es daran, dass die Quellen schwer zugänglich sind bzw.
Sprachkenntnisse voraussetzen, die viele Autoren offenbar nicht haben. Jeder weiß
aber, dass gerade bei früheren Beobachtungen immer wieder eine
Originalbetrachtung geboten ist.
Zweitens wird der historische
Prozess einfach unbeachtet gelassen: Das Maunder-Minimum fiel in die Zeit des
ausgehenden 30-jährigen Krieges (1618-1648), in dem Europa zerstört worden
war. Kontinuierliche wissenschaftliche Tätigkeit, schon gar nicht der Solar-
und Polarlichtbeobachtungen, gab es nirgends. Nach 1648 war Europa zerstört,
die Klosterbibliotheken vielfach geplündert und die jahrhundertelange
gesammelte Literatur vernichtet. Das galt auch für andere Formen, wie z. B.
Flugschriften, Handschriften, Kirchenbücher usw. Man erkennt, dass in jener
Zeit alle Voraussetzungen fehlten um an eine geordnete Sonnen- oder gar
Himmelsbeobachtung zu denken. Das erklärt auch, weshalb wenige Quellen nur noch
vorliegen und weshalb wenige ausführliche Polarlichter-Beschreibungen verfügbar
sind. Die Zeit nach dem 30-jährigen Krieg war für wissenschaftliche Arbeit
keineswegs geeignet. Im übrigen stand, sofern astronomische Studien überhaupt
betrieben wurden, die Sonne und das Polarlicht keineswegs im Mittelpunkt des
allgemeinen Interesses.
Alleine aus diesen
historischen Randbedingungen ließe sich erklären, weshalb weniger solare und
Polarlichtdaten verfügbar sind, womit das Fehlen zwischen 1645-1715 erklärbar
wird. Es kommt aber noch etwas hinzu: Grundlage vieler Studien ist der bewährte
Katalog von Hermann Fritz aus dem Jahre 1873. Nur hat sich gezeigt, dass auch
Fritz nicht alle Daten erfasst hat, so dass Detailuntersuchungen der früheren
Jahrhunderte die Nutzung weiterer Originalquellen unabdingbar machen. Das ist
vielfach nicht geschehen, so dass sicherlich verzerrte Ergebnisse heraus
gekommen sind.
Schließlich muss auch gesehen
werden, dass manche Polarlichter, die in „Flugblättern“ oder nur als
„fliegende Zeitungen“ bekannt wurden, zunächst keineswegs als Polarlichter
eingeordnet wurden. Es waren für die Menschen schreckliche Himmelszeichen, die
irgendetwas Böses, zumindest Gottes mögliche Strafe ankündigten. Die
entsprechenden Veröffentlichungen hatten vornehmlich belehrenden-theologischen
Charakter, dienten aber nicht der Einordnung als Polarlicht.
Diese Umstände haben viele
Autoren, die sich mit den solaren Minima und weiteren Fragen befasst haben,
nicht beachtet. So entstand eine Diskussion, die zumindest teilweise
hinterfragbar bleibt.
Überdies muss Folgendes
gesehen werden: Bereits Gleissberg’s sowie Landberg’s Studien zeigten, dass
es keine Einbrüche in der Form gab, wie es von Eddy und anderen behauptet
wurde.
Weitere Polarlichtstudien von
Schröder (11-12) ergaben, dass für die behandelten Zeiträume des 17. bis in
das 18. Jahrhundert eine regelmäßige Beschreibung der Polarlichter vorliegt.
Fehlende Daten lassen sich einfach aus den historischen Gegebenheiten erklären.
So gesehen hat man das Resultat, dass im 16. - 17. Jahrhundert nach mitteleuropäischen
Aufzeichnungen das Polarlicht regelmäßig beobachtet wurde. Sonnenbeobachtungen
waren schon schwieriger, denn sie setzten den Besitz eines Fernrohres voraus,
das nicht Jeder besaß. Konnte man die Polarlichter leicht mit bloßem Auge
sehen, so bedurfte die Sonnenbeobachtung und Zählung der Sonnenflecke des
Fernrohrs. Doch das besaßen nur ganz Wenige, und diese waren auch nicht primär
an regelmäßigen Sonnenbeobachtungen interessiert. Das erklärt einige Lücken
in den Beobachtungsreihen der sogenannten Jahrzehnte. Noch etwas: Vor Beginn der
regulären Sonnenbeobachtungen müssen alle Daten rekonstruiert werden, d. h. es
wird angenommen, wie es hätte gewesen sein können. Inwieweit die Wirklichkeit
damit erfasst wird, bleibt oftmals abhängig vom Standpunkt der Autoren (s. z.
B. Tsiropoula,(15)).
IV.
Das Thema Sonne und Klima ist
zweifellos ein sehr wichtiges, und international gesehen ein gut bearbeitetes
Feld, dem sich viele Gruppen widmen. Doch es muss festgehalten werden, dass es
trotz aller aufgefundenen 14C und 10Be-Schwankungen in Baumringen und
Eisbohrkernen - viele Fragen gibt. Auch die Diskussion solarer Variabilität bei
sonnenähnlichen Sternen ist eine, die auf vielen, oftmals noch zu
hinterfragenden Annahmen, beruht. Jedenfalls gibt es derzeit keine Möglichkeit,
vom Standpunkt der Solarphysik für die vermuteten Minima usw. eine physikalisch
plausible Erklärung zu geben (s. (12), , (14). Die weitere Forschung wird nicht
umhin können, weitere Polarlichter früherer Jahrhunderte zu suchen und zu
rekonstruieren. Das ist ein sehr mühseliges Geschäft, denn die Quellenlage ist
sehr vielschichtig. Dazu gehört auch ein sorgfältiges
wissenschaftshistorisches Instrumentarium, um die früher tätigen Beobachter
kennen zu lernen, ihre Forschungen und Leistungen einzuordnen. Das ist erst
teilweise geschehen.
Übrigens hat der Astronom der
Berliner Akademie Christfried Kirch (1694-1740) ebenso wie andere Mitglieder der
Kirch-Familie manche gute Polarlichtbeschreibung geliefert.
Bei den vielen, weltweit tätigen
Gruppen, die sich dem Thema Sonne, Mensch und Klima widmen, wird man eine
weitere Diskussion erwarten können. Doch wird man den realen
Beobachtungstatsachen , also Polarlichtern, solaren Daten, wesentlich mehr
Aufmerksamkeit schenken müssen. Übrigens ist vielleicht noch eines historisch
interessant: dass früher gelegentlich weniger Polarlichter gemeldet wurden, hat
nicht erst Eddy oder der von ihm benannte englische Astronom Maunder bemerkt.
Das steht schon in allen wichtigen Büchern der „Naturlehre“ des 17. und 18.
Jahrhunderts und ist später von G. Spörer nochmals ausführlich
zusammengefasst worden (13). Nur hat sich niemand die Mühe gemacht, dies alles
einmal im Original nachzuschauen (s. (10).
V.
Das Thema und die Gewichtung
früherer Daten und Reihen führt in das Gebiet der historischen
Wissenschaftsforschung. In den Geowissenschaften hat es in den letzten
Jahrzehnten verschiedene Versuche gegeben, auch organisatorisch, die Arbeiten zu
bündeln. Das ist nur teilweise gelungen und mancher gute Ansatz ist im Laufe
der Zeit verschwunden bzw. nicht zur gewünschten Geltung gelangt. Andererseits
muss festgehalten werden, dass in den USA, England, Italien sowie Japan
wesentlich intensivere Maßnahmen ergriffen wurden als dies etwa für
Deutschland der Fall ist. Bedenkt man, dass die Geophysik und ihre verwandten
Teildisziplinen (s. Ertel, (2) gerade in Deutschland ihre Begründung erfahren
haben, so ist das umso unverständlicher. Ein gewisses historisches Desinteresse
an der eigenen Wissenschaft ist bei Geophysikern unübersehbar. Allerdings muss
auch gesehen werden, dass durch den Wandel der letzten Jahrhunderte viele
bedeutende Bücher und Originalquellen sowie Nachlässe verloren gegangen sind.
Erschreckendes Beispiel ist dafür Emil Wiechert, dem ersten Geophysikprofessor
der Welt. Sein Nachlass ist zerstört und nur noch einige Reste konnten
gesichert werden. Wiechert steht für viele andere.
Somit ergibt sich die
Notwendigkeit, die Geschichtsschreibung der Geophysik sowie ihrer
Teildisziplinen neu zu begründen und zu entfalten. In Deutschland hat sich der
„Arbeitskreis Geschichte der Geophysik und Kosmische Physik“ (Leitung das
Mitglied der Societät Hans-Jürgen Treder) dieser Aufgabe angenommen. Mit
seiner Neubegründung 2000 und der Herausgabe der Schriftenreihe „Beiträge
zur Geschichte der Geophysik und Kosmische Physik“ ist ein Schritt getan, um
das historische Erbe interdisziplinär zu pflegen. Dabei werden auch Bezüge zur
Meteorologie und Astronomie wahrgenommen.
Für die Leibniz-Societät ist
interessant, dass bedeutende Geophysiker und Meteorologen Mitglieder der früheren
Akademie der Wissenschaften waren. Namen wie Bartels, Defant, Ertel, von Ficker,
Hellmann u. a. stehen für den Erkenntnisfortschritt der letzten Jahrhunderte.
Das bedeutet, dass die Pflege dieser Geschichte zugleich ein Anliegen der Societät
sein muss. Äußere Anlässe gibt es zur Genüge: 2004 jährt sich der 100.
Geburtstag des heute weltbekannten Geophysikers, Meteorologen und
Hydrodynamikers Hans Ertel (1904-1971). 2007 wird der 50. Wiederkehr des
„Internationalen Geophysikalischen Jahres“ durch die „Internationale Union
für Geophysik und Geodäsie“ (IUGG) gedacht. Man sieht, Bezüge gibt es
hinreichend.
Was bedeutet dies alles für
die vorgegebene Themenstellung?
Das Studium zurückliegender
geophysikalisch-solarer Änderungen setzt die Kenntnis des Daten- und
Beobachtungsmaterials voraus. Zugleich erfordert es eine Einordnung der daran
beteiligten Beobachter, ihrer Instrumente und ihrer Publikationsmöglichkeiten.
Die Heranziehung handschriftlicher Quellen, gerade bei früheren
Polarlichtbeobachtungen unverzichtbar, setzt sorgsames Quellenstudium der Primärquellen
voraus. Es ist gerade auf dem Gebiet der solar-terrestrischen Wechselwirkungen
einfach zuviel abgeschrieben worden, ohne dass die realen Beobachtungen neu
gewertet wurden. Deshalb hatten sich in der Ausgangsarbeit von John S. Eddy
bereits viele Fehler eingeschlichen, die zu Schlussfolgerungen führten, die
dann nicht mehr haltbar waren. Dass die Diskussion um die solaren Minima dann
jedoch derart zugenommen hat, lag sicherlich auch daran, dass es faszinierend
ist, sich solche Variabilitäten vorstellen und an Hand älterer Daten belegen
zu können. Das führte dann zu immer neuen Benennungen und Zeitspannen, die
vorgeblich außergewöhnlich waren. Alles geschah weitestgehend ohne sorgsame
historische Rückbesinnung, weil dafür die Möglichkeiten, offenbar auch die
Zeit, fehlte.
Nun ist eine Situation
entstanden, in der diese Minima oftmals beherrschendes Thema sind, ohne dass
alle Beobachtungsfunde richtig eingeordnet werden. Es ist keine Frage, dass sich
zu bestimmten Zeiten geringere Beobachtungsresultate finden. Nur muss gefragt
werden, wie dies zu beurteilen ist. Dies macht deutlich, dass in der Geophysik
und den Nachbardisziplinen eine umfassende Rückmeldung erfolgen muss.
Für die Societät heißt dies
ganz allgemein, sie muss sich nicht nur allgemein ihrer Geschichte bewusst
werden, sie muss vielmehr wesentlich mehr Personal- und Institutionsgeschichte
betreiben als bisher. Es ist sehr schön, sich allgemein Gedanken zur Geschichte
der Akademie zu machen. Jedoch ist die Besinnung auf die Wirkenden und ihrer Möglichkeiten
wesentlich wichtiger und für die Forschung notwendiger.
Literatur:
1)Eddy,
J.A., Science 192 (1976), 1189
2) Ertel, H., Entwicklungsphasen der Geophysik, Berlin 1953.
3)Gleissberg, W., 1977, Betrachtungen zum Maunder-Minimum der Sonnentätigkeit.
Sterne und Weltraum, 16, Nr. 7-8.
4)Hoyt, D.V., and K H. Schatten, The Role of Sun in Climate Change. New
York, Oxford, Oxford University Press, 1997, 279 S.
5)Landsberg, H. E., 1980, Variable solar emissions, the Maunder minimum
and climatic temperature fluctuations. Arch. Meteorol., Geophys. and Bioklimat.
B 28, 181.
6)Legrand, J. P., M. Le Goff, C. Mazaudier and W. Schröder, 1991,
L’activite solaire et l’activite aurorale au XVIIe siecle. Comptes rendus,
ser. gener. 8, 181.
7)Medonza, B., A. Lara, D.
Maravilla and E. Jauregui, J. atmosph. and solar-terr. Phys. 63 (2001), 1891.
8)Rozelot, J. P., 2001, Possible links between the solar radius
variations and the earth’s climate evolution over the past four centuries. J.
atmosph. solar-terr. Phys. 63, 375.
9)Schröder, W., 1979, Auroral frequency in the 17th and 18th centuries
and the Maunder Minimum. J. atmosph. terr. Phys. 41, 445.
10)Schröder, W., Das Phänomen des Polarlichts. Darmstadt: Wiss.
Buchgesellschaft, 1984 (Nachdruck: Bremen 2000).
11)Schröder, W., J. Geom. Geoelectr. 44 (1992), 119.
12)Schröder, W., and H. J. Treder, Geofisica Internacional 38 (1999),
197-201.
13)Spoerer, G., Nova Acta Ksl. Leop.-Carol. Dt. Akad. Naturforscher Bd. LIII, Heft 2 (1889), 283.
14)Stix, M., The Sun. Heidelberg. 2000.
15)Tsiropoula,
G., J. atmosph. and solar-terr. phys. 65 (2003), 469.