Polarlichter - Aurora Borealis

DAS POLARLICHT - EIN KIND DER SONNE

Scheinbar gleichmäßig spendet uns die Sonne jahraus und jahrein ihr Licht. Astronomische Beobachtungen haben aber längst gezeigt, dass sie alles andere als ein ruhiger Stern ist. Vielmehr gleicht sie einem brodelnden Kessel, der ab und zu Dampf ablässt. Etwa alle 11 Jahre tut sie das besonders heftig. Auf ihrer Oberfläche zeigen sich dann zahlreiche Sonnenflecken. Man spricht deshalb vom Sonnenfleckenzyklus. Auf der Sonnenoberfläche gibt es aber zu allen Zeiten heftige Eruptionen, die bei einer totalen Sonnenfinsternis als Protuberanzen sichtbar werden. Neben lichtschnellen Röntgenstrahlen werden dabei auch elektrisch geladene Partikel - Protonen und Elektronen - ausgestoßen, die von Magnetfeldern umgeben als Sonnenwind die Erde erst einige Tage nach einer Sonneneruption erreichen. Sie gelangen aber nun nicht einfach bis zur Erdoberfläche, sondern prallen auf das magnetische Feld, welches unseren Planeten umgibt. Das Magnetfeld wird unter dem Anprall der elektrisch geladenen Teilchen auf der der Sonne zugewandten Seite zusammengestaucht. Einige Partikel bewegen sich entlang der magnetischen Feldlinien zu den magnetischen Polen der Erde hin. Dabei dringen sie in die oberste, dünne Schicht der Erdatmosphäre, die Ionosphäre, ein, wo sie auf Gasmoleküle wie Sauerstoff oder Stickstoff prallen. Dadurch wird ihre Bewegungsenergie in Licht umgewandelt. Die Farbe des abgestrahlten Lichtes ist elementspezifisch. So strahlt z.B. atomarer Sauerstoff grünes oder rotes, molekularer Stickstoff violettes Licht aus. Unzählige gleichzeitig stattfindende Kollisionen von elektrisch geladenen Partikeln des Sonnenwindes mit Gasatomen der Erdatmosphäre führen zu der großflächigen Leuchterscheinung, die wir als Polarlicht wahrnehmen.
Die meisten Sonnenwindpartikel dringen aber gar nicht in das Magnetfeld der Erde ein, sondern strömen an ihm vorbei. Dabei induzieren sie auf der sonnenabgewandten Seite der Erde in deren Magnetfeld elektrische Ströme. Letztere beschleunigen - ähnlich wie in einem Teilchenbeschleuniger - geladene Partikel, welche im "Magnetschweif" der Erde gefangen sind, zur Nachtseite der Erde hin, wo sie mit hoher Geschwindigkeit im die Erdatmosphäre eindringen.

Je höher die Sonnenaktivität und je heftiger folglich der Sonnenwind ist, desto mehr wird das Magnetfeld der Erde zusammengestaucht. Eine starke Deformierung bewirkt, dass die elektrisch geladenen Partikel den Magnetfeldlinien folgend bereits weit entfernt von den Magnetpolen Kontakt zur Erdatmosphäre bekommen. Deshalb ist um das Maximum des 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus verstärkt mit Polarlichtern in niedrigen Breiten, z.B. auch in Mitteleuropa, zu rechnen. Aber auch in polnahen Gegenden treten sie dann häufiger und mit größerer Intensität in Erscheinung.
Da die Partikel des Sonnenwindes von allen Seiten in Richtung zu den Magnetpolen wandern, tritt das Polarlicht in einer kreisförmigen Zone (Polarlichtoval) rund um die Magnetpole auf, und zwar stets zeitgleich um beide Pole (Nordlicht = Aurora Borealis und Südlicht = Aurora Australis). Die ovale Form der Polarlichtzone wird dadurch bedingt, dass auf der Nachtseite der Erde der Partikeleintrag in die Atmosphäre größer als auf der Tagseite ist. Entscheidend für die Häufigkeit von Polarlichtern ist die Entfernung des Beobachtungsortes von den magnetischen Polen der Erde. Und die sind nicht identisch mit den geographischen Polen, sondern liegen ziemlich weit von letzteren entfernt. So findet sich der magnetische Süd(!)pol im Bereich der kanadischen Arktis. Deshalb sind über Island Polarlichter häufiger zu beobachten als im weiter nördlich gelegenen Lappland.

Wenn Sie das alles ausführlicher nachlesen möchten, folgen Sie bitte den nachstehenden Links:
Exploratorium.edu (Englisch)
University of Alaska (Englisch)
Lutz Schenk (Deutsch)
Ulrich Rieth (Deutsch)

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