Was sind eigentlich Polarlichter?

Polarlichter sind extrem faszinierende Himmelsphänomene. Jeder der sich nach Nordland aufmacht und das Glück hat die unsteten Himmelsgeister in einer eiskalten und glasklaren Nacht beobachten zu können, wird unweigerlich in ihren Bann gezogen. Doch wie entstehen diese sagenumwobenen Blickfänge?

Auf der Sonne spielen sich komplexe physikalische Vorgänge ab. Neben der Entstehung von Licht- und Wärmestrahlung verdampft auch jede Menge Materie oder wird durch Eruptionen freigesetzt. Dieser sogenannte „Sonnenwind“ ist voller energiegeladener Teilchen, Elektronen und Protonen sowie ein bisschen Helium.

Aufgrund des Abstandes von der Sonne zur Erde, rund 150 Millionen Kilometer, benötigt das Sonnenwindplasma bis zum Auftreffen auf die Erdmagnetosphäre zwei bis vier Tage. Es bewegt sich etwa mit 500-800km/s vorwärts. Schließlich erreicht es das Magnetfeld der Erde, die sogenannte Magnetosphäre. Bis ganz auf die Erdoberfläche dringen die Teilchen jedoch nicht vor, weil sie zuvor auf die Magnetfeldlinien der Erde treffen. Die Erdmagnetfeldlinien sind nach Norden gerichtet, also senkrecht zur Flugbahn der Protonen und Elektronen. Durch dieses Aufeinandertreffen wird die Lorentzkraft, welche die elektrisch geladenen Teilchen senkrecht zu ihrer ursprünglichen Bahn sowie senkrecht zum Magnetfeld ablenkt. Dadurch werden die Sonnenwindteilchen um die Magnetosphäre herumgeleitet.

Für Polarlichter sind mehrere Milliarden Tonnen Gas nötig, also ein Sonnensturm. Polarlichter entstehen nun, wenn ausreichende Mengen elektrisch geladener Teilchen des Sonnenwindes in der Magnetosphäre auf Sauerstoff- und Stickstoffatome in den oberen Schichten der Erdatmosphäre treffen und diese ihren Ladezustand verändern (=“ionisiert“ werden). Bei der nach kurzer Zeit wieder erfolgenden Rekombination wird Licht ausgesandt. Der Sonnenwind strahlt die Atome in der Luft an und diese brechen das Licht zu Farben. Polarlichter treten hauptsächlich in den Polarregionen auf, wo die Feldlinien die Atmosphäre durchdringen. In den nördlichen Breiten werden sie „Nordlichter“ (Aurora borealis), in den südlichen breiten „Südlichter“ (Aurora australis) genannt.

Damit wir die Himmelsgeister sehen können, brauchen wir außerdem einen dunklen und klaren Himmel. Denn die gerade genannten Reaktionen spielen sich in weit über 100 Kilometern Höhe, also oberhalb der Wolkendecke, ab.

Wann und wo entstehen welche Farben?

Polarlichter können verschiedene Farben haben. Grünes Licht entsteht durch Sauerstoffatome, die in gut 100 km Höhe angeregt werden. Rotes Licht von Sauerstoffatomen in etwa 200 km Höhe. Angeregte Stickstoffatome senden violettes bis blaues Licht aus. Zur Anregung von Stickstoffatomen sind jedoch sehr hohe Energien notwendig, deshalb lassen sich diese Farben nur bei starken Sonnenstürmen beobachten.

Warum kann man Polarlichter nicht überall sehen?

Das Magnetfeld der Erde ist nicht kreisrund, sondern apfelförmig mit Öffnungen oben und unten. Besonders von diesen Öffnungen werden die Elektronen aufgrund ihrer magnetischen Ladung angezogen. und gleichzeitig von den Magnetfeldlinien zu Nord- und Südpol gelenkt. Dort treffen sie dann auf die Sauerstoff- und Stickstoffatome der Erde und die Polarlichter werden sichtbar.

Da die Polarlichter an beiden Enden der Welt gleichzeitig sichtbar sind, kann man sicher sein, das beim Auftreten der Nordlichter die Südlichter ebenfalls am Himmel erscheinen.

Was bedeutet der Kp-Index?

Welchen Kp-Index brauche ich, um Polarlichter an meiner Position zu sehen?

Möglichkeiten zur Polarlichtvorhersage

Mithilfe der folgenden Daten kannst Du eine Aussage treffen, ob es sich heute Nacht lohnt, nach Polarlichtern zu suchen. Viel Spaß beim Ausschau halten! Wenn Du Erfolg hast, freuen wir uns über den Post eines schönen Polarlichtfotos.

Wenn Du Dir mithilfe eines Raspberry Pi selber einen „AuroraPi“ zur Polarlichtvorhersage basteln willst, dann kannst Du Dich hier auf unserer Website informieren.