SOLARE VARIABILIT�T UND POLARLICHTER
(Ein Problem der historischen
Geophysik)
Wilfried Schr�der
I.
1976 ver�ffentlichte der
amerikanische Astronom John A. Eddy (1) in der angesehenen Zeitschrift
�Science� einen Aufsatz, den er mit �Maunder-Minimum� umschrieb. Inhalt
war das �berraschende Ergebnis �ber die verschwundenen Sonnenflecken zwischen
1645-1715 sowie das weitestgehende Fehlen der Polarlichter. Die Reaktion auf
diese Arbeit war bemerkenswert: sie wurde �berall zitiert, selbst Zeitungen
berichteten �ber dieses vorgeblich sensationelle Resultat, wonach die Sonne im
17. Jahrhundert erloschen war, teilweise jedenfalls. In der Folgezeit bl�hte
eine neue Forschungsrichtung auf: �berall wurden neue solare Minima entdeckt,
fehlende Polarlichter beschrieben und vielf�ltige klimatologische Konsequenzen
abgeleitet. Eddy war mit einem Male weltber�hmt 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 Verh�ltnisse
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 fr�hzeitig international bekannte Gelehrte wie
der deutsche Sonnenforscher W. Gleissberg (3) sowie der amerikanische
Meteorologe Helmut E. Landsberg (5) sehr kritisch �u�erten in einer Weise, die
Eddy�s Resultate doch in einem anderen Licht erscheinen lie�en.
II.
Sowohl Gleissbergs, Landsbergs
sowie Schr�ders Untersuchungen (9-12) �ber die Polarlichter w�hrend 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
f�r die diskutierte Periode zahlreiche Sonnenflecken- und Polarlichtdaten vor,
w�hrend Schr�der 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). W�hrend
sich also durchaus wohlabgewogene Stimmen zum Themenkreis �u�erten, ergab sich
eine interessante Entwicklung: Eddy setzte seine Studien fort, musste einr�umen,
dass seine Daten so aussagef�hig nicht sind, behauptete gleichwohl, dass
selbst, wenn weitere positive Befunde von Polarlichtern vorgelegt w�rden, es
nichts daran �ndern w�rde, dass die Sonne weniger aktiv war. Zum Beweis wurden
von ihm die bereits genannten anderen Minima - Wolf, LaLande - erw�hnt sowie
klimatologische und andere Erhebungen benannt.
Der weitere Verlauf der
Diskussion war bemerkenswert: Insbesondere amerikanische und englische Vertreter
st�tzten zu Beginn die Meinung der Minima. Sp�ter schlossen sich andere
Gruppen dem an, wobei stets nur ein ausgew�hltes Datenmaterial genutzt wurde
und die Befunde der Polarlicht- und Sonnenphysik schlichtweg ignoriert
wurden(7), (8) (15). Mit weiteren Messmethoden wollte man belegen, dass tats�chlich
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 unm�glich machte. Zwar konnte noch 1988 in �Nature� eine Tabelle
der Polarlichter ver�ffentlicht werden, auch wurde 1992 noch eine ausf�hrliche
Arbeit zum Maunder-Minimum im �J. Geomagn. Geoelectr.� ver�ffentlicht(11).
Doch der Zeitschriftenmarkt, insbesondere der Amerikanischen Geophysikalischen
Gesellschaft, war kritischen Berichten verschlossen. �bereinstimmend
berichteten Forscher, dass ihre Beitr�ge von den Gutachtern damit abgelehnt
wurden, dass das Maunder-Minimum �erwiesen� sei.
Wie sonderbar die weitere
Diskussion verlief, m�gen zwei Hinweise verdeutlichen: Als der amerikanische
Autor S. M. Silverman einen Forschungs�berblick 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 �ber die Sonne und
klimatische Wechsel vor(4). Beide Autoren haben sich durchaus bem�ht, auch
nichtenglische Literatur zu bekommen. Jedoch zeigte ihr Literaturverzeichnis
wieder den gleichen Selektionsprozess: Kritische Literatur wird erst gar nicht
zitiert, denn sie k�nnte ja die eigenen Annahmen in Frage stellen.
Dieser Prozess der Selektion
kritischer Literatur ist sehr bemerkenswert und hat inzwischen dazu gef�hrt,
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 Er�rterung 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 Sekund�rquellen
abschreiben. Das tat teilweise auch schon Eddy und das hat sich fortgesetzt.
Meist liegt es daran, dass die Quellen schwer zug�nglich sind bzw.
Sprachkenntnisse voraussetzen, die viele Autoren offenbar nicht haben. Jeder wei�
aber, dass gerade bei fr�heren 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-j�hrigen Krieges (1618-1648), in dem Europa zerst�rt worden
war. Kontinuierliche wissenschaftliche T�tigkeit, schon gar nicht der Solar-
und Polarlichtbeobachtungen, gab es nirgends. Nach 1648 war Europa zerst�rt,
die Klosterbibliotheken vielfach gepl�ndert und die jahrhundertelange
gesammelte Literatur vernichtet. Das galt auch f�r andere Formen, wie z. B.
Flugschriften, Handschriften, Kirchenb�cher usw. Man erkennt, dass in jener
Zeit alle Voraussetzungen fehlten um an eine geordnete Sonnen- oder gar
Himmelsbeobachtung zu denken. Das erkl�rt auch, weshalb wenige Quellen nur noch
vorliegen und weshalb wenige ausf�hrliche Polarlichter-Beschreibungen verf�gbar
sind. Die Zeit nach dem 30-j�hrigen Krieg war f�r wissenschaftliche Arbeit
keineswegs geeignet. Im �brigen stand, sofern astronomische Studien �berhaupt
betrieben wurden, die Sonne und das Polarlicht keineswegs im Mittelpunkt des
allgemeinen Interesses.
Alleine aus diesen
historischen Randbedingungen lie�e sich erkl�ren, weshalb weniger solare und
Polarlichtdaten verf�gbar sind, womit das Fehlen zwischen 1645-1715 erkl�rbar
wird. Es kommt aber noch etwas hinzu: Grundlage vieler Studien ist der bew�hrte
Katalog von Hermann Fritz aus dem Jahre 1873. Nur hat sich gezeigt, dass auch
Fritz nicht alle Daten erfasst hat, so dass Detailuntersuchungen der fr�heren
Jahrhunderte die Nutzung weiterer Originalquellen unabdingbar machen. Das ist
vielfach nicht geschehen, so dass sicherlich verzerrte Ergebnisse heraus
gekommen sind.
Schlie�lich muss auch gesehen
werden, dass manche Polarlichter, die in �Flugbl�ttern� oder nur als
�fliegende Zeitungen� bekannt wurden, zun�chst keineswegs als Polarlichter
eingeordnet wurden. Es waren f�r die Menschen schreckliche Himmelszeichen, die
irgendetwas B�ses, zumindest Gottes m�gliche Strafe ank�ndigten. Die
entsprechenden Ver�ffentlichungen hatten vornehmlich belehrenden-theologischen
Charakter, dienten aber nicht der Einordnung als Polarlicht.
Diese Umst�nde 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.
�berdies muss Folgendes
gesehen werden: Bereits Gleissberg�s sowie Landberg�s Studien zeigten, dass
es keine Einbr�che in der Form gab, wie es von Eddy und anderen behauptet
wurde.
Weitere Polarlichtstudien von
Schr�der (11-12) ergaben, dass f�r die behandelten Zeitr�ume des 17. bis in
das 18. Jahrhundert eine regelm��ige Beschreibung der Polarlichter vorliegt.
Fehlende Daten lassen sich einfach aus den historischen Gegebenheiten erkl�ren.
So gesehen hat man das Resultat, dass im 16. - 17. Jahrhundert nach mitteleurop�ischen
Aufzeichnungen das Polarlicht regelm��ig beobachtet wurde. Sonnenbeobachtungen
waren schon schwieriger, denn sie setzten den Besitz eines Fernrohres voraus,
das nicht Jeder besa�. Konnte man die Polarlichter leicht mit blo�em Auge
sehen, so bedurfte die Sonnenbeobachtung und Z�hlung der Sonnenflecke des
Fernrohrs. Doch das besa�en nur ganz Wenige, und diese waren auch nicht prim�r
an regelm��igen Sonnenbeobachtungen interessiert. Das erkl�rt einige L�cken
in den Beobachtungsreihen der sogenannten Jahrzehnte. Noch etwas: Vor Beginn der
regul�ren Sonnenbeobachtungen m�ssen alle Daten rekonstruiert werden, d. h. es
wird angenommen, wie es h�tte gewesen sein k�nnen. Inwieweit die Wirklichkeit
damit erfasst wird, bleibt oftmals abh�ngig 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 Variabilit�t bei
sonnen�hnlichen Sternen ist eine, die auf vielen, oftmals noch zu
hinterfragenden Annahmen, beruht. Jedenfalls gibt es derzeit keine M�glichkeit,
vom Standpunkt der Solarphysik f�r die vermuteten Minima usw. eine physikalisch
plausible Erkl�rung zu geben (s. (12), , (14). Die weitere Forschung wird nicht
umhin k�nnen, weitere Polarlichter fr�herer Jahrhunderte zu suchen und zu
rekonstruieren. Das ist ein sehr m�hseliges Gesch�ft, denn die Quellenlage ist
sehr vielschichtig. Dazu geh�rt auch ein sorgf�ltiges
wissenschaftshistorisches Instrumentarium, um die fr�her t�tigen Beobachter
kennen zu lernen, ihre Forschungen und Leistungen einzuordnen. Das ist erst
teilweise geschehen.
�brigens 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 t�tigen
Gruppen, die sich dem Thema Sonne, Mensch und Klima widmen, wird man eine
weitere Diskussion erwarten k�nnen. Doch wird man den realen
Beobachtungstatsachen , also Polarlichtern, solaren Daten, wesentlich mehr
Aufmerksamkeit schenken m�ssen. �brigens ist vielleicht noch eines historisch
interessant: dass fr�her gelegentlich weniger Polarlichter gemeldet wurden, hat
nicht erst Eddy oder der von ihm benannte englische Astronom Maunder bemerkt.
Das steht schon in allen wichtigen B�chern der �Naturlehre� des 17. und 18.
Jahrhunderts und ist sp�ter von G. Sp�rer nochmals ausf�hrlich
zusammengefasst worden (13). Nur hat sich niemand die M�he gemacht, dies alles
einmal im Original nachzuschauen (s. (10).
V.
Das Thema und die Gewichtung
fr�herer Daten und Reihen f�hrt in das Gebiet der historischen
Wissenschaftsforschung. In den Geowissenschaften hat es in den letzten
Jahrzehnten verschiedene Versuche gegeben, auch organisatorisch, die Arbeiten zu
b�ndeln. Das ist nur teilweise gelungen und mancher gute Ansatz ist im Laufe
der Zeit verschwunden bzw. nicht zur gew�nschten Geltung gelangt. Andererseits
muss festgehalten werden, dass in den USA, England, Italien sowie Japan
wesentlich intensivere Ma�nahmen ergriffen wurden als dies etwa f�r
Deutschland der Fall ist. Bedenkt man, dass die Geophysik und ihre verwandten
Teildisziplinen (s. Ertel, (2) gerade in Deutschland ihre Begr�ndung erfahren
haben, so ist das umso unverst�ndlicher. Ein gewisses historisches Desinteresse
an der eigenen Wissenschaft ist bei Geophysikern un�bersehbar. Allerdings muss
auch gesehen werden, dass durch den Wandel der letzten Jahrhunderte viele
bedeutende B�cher und Originalquellen sowie Nachl�sse verloren gegangen sind.
Erschreckendes Beispiel ist daf�r Emil Wiechert, dem ersten Geophysikprofessor
der Welt. Sein Nachlass ist zerst�rt und nur noch einige Reste konnten
gesichert werden. Wiechert steht f�r viele andere.
Somit ergibt sich die
Notwendigkeit, die Geschichtsschreibung der Geophysik sowie ihrer
Teildisziplinen neu zu begr�nden und zu entfalten. In Deutschland hat sich der
�Arbeitskreis Geschichte der Geophysik und Kosmische Physik� (Leitung das
Mitglied der Societ�t Hans-J�rgen Treder) dieser Aufgabe angenommen. Mit
seiner Neubegr�ndung 2000 und der Herausgabe der Schriftenreihe �Beitr�ge
zur Geschichte der Geophysik und Kosmische Physik� ist ein Schritt getan, um
das historische Erbe interdisziplin�r zu pflegen. Dabei werden auch Bez�ge zur
Meteorologie und Astronomie wahrgenommen.
F�r die Leibniz-Societ�t ist
interessant, dass bedeutende Geophysiker und Meteorologen Mitglieder der fr�heren
Akademie der Wissenschaften waren. Namen wie Bartels, Defant, Ertel, von Ficker,
Hellmann u. a. stehen f�r den Erkenntnisfortschritt der letzten Jahrhunderte.
Das bedeutet, dass die Pflege dieser Geschichte zugleich ein Anliegen der Societ�t
sein muss. �u�ere Anl�sse gibt es zur Gen�ge: 2004 j�hrt 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
f�r Geophysik und Geod�sie� (IUGG) gedacht. Man sieht, Bez�ge gibt es
hinreichend.
Was bedeutet dies alles f�r
die vorgegebene Themenstellung?
Das Studium zur�ckliegender
geophysikalisch-solarer �nderungen setzt die Kenntnis des Daten- und
Beobachtungsmaterials voraus. Zugleich erfordert es eine Einordnung der daran
beteiligten Beobachter, ihrer Instrumente und ihrer Publikationsm�glichkeiten.
Die Heranziehung handschriftlicher Quellen, gerade bei fr�heren
Polarlichtbeobachtungen unverzichtbar, setzt sorgsames Quellenstudium der Prim�rquellen
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 f�hrten, 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 Variabilit�ten vorstellen und an Hand �lterer Daten belegen
zu k�nnen. Das f�hrte dann zu immer neuen Benennungen und Zeitspannen, die
vorgeblich au�ergew�hnlich waren. Alles geschah weitestgehend ohne sorgsame
historische R�ckbesinnung, weil daf�r die M�glichkeiten, 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 R�ckmeldung erfolgen muss.
F�r die Societ�t hei�t 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 sch�n, sich allgemein Gedanken zur Geschichte
der Akademie zu machen. Jedoch ist die Besinnung auf die Wirkenden und ihrer M�glichkeiten
wesentlich wichtiger und f�r 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 Sonnent�tigkeit.
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. Schr�der, 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)Schr�der, W., 1979, Auroral frequency in the 17th and 18th centuries
and the Maunder Minimum. J. atmosph. terr. Phys. 41, 445.
10)Schr�der, W., Das Ph�nomen des Polarlichts. Darmstadt: Wiss.
Buchgesellschaft, 1984 (Nachdruck: Bremen 2000).
11)Schr�der, W., J. Geom. Geoelectr. 44 (1992), 119.
12)Schr�der, 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.