Das Polarlicht !

Von Ulrich Rieth,  Marienborner Straße 37a, 55128 Mainz

Der folgende Text beschreibt in sehr groben und vereinfachten Zügen eines der schönsten Phänomene, das die Natur hervorbringen kann.
Für eine genauere  Beschreibung und Erklärung des Polarlichts sind am Schluss des Artikels einige  Seiten im Internet und einige Bücher angegeben.

Das Polarlicht ist eine Lichterscheinung innerhalb der Erdatmosphäre.
Wie  der Name Polarlicht bereits andeutet, ist diese Erscheinung normalerweise auf die polaren Regionen der Erde beschränkt. Das heisst, es ist fast ausschließlich nördlich des nördlichen bzw. südlich des südlichen Polarkreises zu sehen.

Polarlicht am Polarkreis in Finnland
Polarlicht am Polarkreis in  Finnland

Die Erscheinung des Polarlichts ist auf der  Nordhalbkugel der Erde auch als "Nordlicht" bzw. "Aurora borealis" bekannt. Entsprechend gelten für die Südhalbkugel die Benennung "Südlicht" oder "Aurora australis".
Die Aurora entsteht in 70 - 800km Höhe durch Anregung von  Sauerstoffatomen und Stickstoffmolekülen. Als anregende Teilchen fungieren vornehmlich Elektronen die durch den Sonnenwind zur Erde gelangen. Außerdem  tragen auch Protonen des Sonnenwindes zu einem Teil der Anregung bei.
Die  angeregten Teilchen emittieren je nach ihrer Höhe in der Atmosphäre und natürlich je nach Atom-/Molekülart Licht verschiedener Wellenlängen.
Der  Hauptteil der Emission wird von Sauerstoffatomen in etwa 120km Höhe verursacht. Hierbei handelt es sich um grüne Lichtquanten mit einer Wellenlänge von 557.7nm. Weiterhin werden auch rote Quanten emittiert, die eine Wellenlänge von 630nm aufweisen. Letztere Emission hat ihren Ursprung bei Sauerstoffatomen in etwa  200km Höhe. Neben dem Licht der Sauerstoffatome gibt es noch einen Beitrag von  Stickstoffmolekülen, die meist ein violettes Licht aussenden, dass über einen  relativ großen Wellenlängenbereich verschmiert ist.

Polarlicht in Deutschland
Polarlicht in Deutschland

Das Licht des  Stickstoffs tritt aber nicht immer auf, sondern nur während besonders großer und heller Polarlicht-Ereignisse, den sogenannten geomagnetischen Stürmen. Stürme  dieser Art treten fast immer nach starken Ausbrüchen auf der Sonne auf, bei  denen große Mengen an Materie in Richtung Erde geschleudert wurden. Solche Ausbrüche finden meist alle 11 Jahre während der Phase maximaler Aktivität auf  der Sonne statt. In diesem Zeitraum sind auf der Sonne besonders viele und auch  besonders komplexe Sonnenflecken zu beobachten, die den Ausgangspunkt der  Ausbrüche darstellen.
Erreichen die geomagnetischen Stürme eine extrem große Stärke, so ist es auch möglich Polarlichter außerhalb der polaren Zonen zu beobachten. Teilweise können dann auch in Mitteleuropa farbenprächtige  Nordlichter am Himmel bewundert werden.

Sonnen mit Sonnenflecken
Sonnen mit Sonnenflecken

Das  "mitteleuropäische Polarlicht" unterscheidet sich jedoch deutlich vom "normalen  Polarlicht". Dies ist im speziellen auf das irdische Magnetfeld zurückzuführen, das sehr stark in die Entstehung der Aurora involviert ist. Die Anregung der Atome bzw. Moleküle kann nämlich nur dann geschehen, wenn die energiereichen Teilchen tief genug in die Erdatmosphäre vordringen können. Hierzu folgen die Elektronen und Protonen den Feldlinien des Erdmagnetfelds. Da diese Feldlinien  aber nur im Bereich der Pole fast senkrecht in der Atmosphäre verlaufen, ist es  den anregenden Teilchen auch nur dort möglich, sehr tief in die Atmosphäre einzudringen und das "typische" grüne Polarlicht zu erzeugen. Über Europa  verlaufen die Feldlinien dagegen in einem relativ flachen Winkel zur  Erdoberfläche und relativ hoch in der Atmosphäre. Deshalb herrscht in den  sogenannten "mittleren Breiten" auch das rote Polarlicht vor, dass in größerer Höhe entsteht.
Nur bei extremen geomagnetischen Stürmen ist es auch möglich das grüne Polarlicht als schönen Bogen über dem Nordhorizont zu sehen. Bei  solchen Ereignissen ist dann das rote Polarlicht sogar bis hinunter in den  südlichen Bereich des Himmels zu beobachten.

Zur Beobachtung von Polarlichtern ist eigentlich nichts weiter erforderlich, als nur das menschliche Auge. Allerdings sollte man sich einen dunklen Beobachtungsstandort aussuchen, der weit entfernt von zivilisatorischen  Lichtquellen liegt. Erst dann ist es nämlich möglich, das Phänomen in seiner  gesamten Größe und Vielfalt zu erfassen. Die Vielfalt und Feinheit der Formen  ist schier unendlich und auch nicht mit fotografischen oder videodokumentarischen Mitteln zu erfassen. Man muss es einfach selbst erlebt  haben.

Literatur und Internet-Links:

[1] Kristian Schlegel, Vom Regenbogen zum Polarlicht, Spektrum Akademischer  Verlag, Heidelberg, Berlin, 1999, ISBN 3-8274-0530-0
[2] Neil Davis, The  Aurora Watcher´s Handbook, University of Alaska Press, Fairbanks, 1992, ISBN 0-912006-59-5
[3] http://www.ulrich-rieth.de
[4] http://www.spaceweather.com
[5] http://www.spacew.com
[6] http://www.meteoros.de

 

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