Was ist Polarlicht?

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 benötigten 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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