Autor

Michael Schmiedeberg
Michael Schmiedeberg

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen

Michael Schmiedeberg (27 Jahre) studierte Physik an der Universität Kaiserslautern, der Universität Konstanz und der Yale University in New Haven, Connecticut (USA). Für seine Promotion untersucht er die Dynamik und Anordnung von Kolloiden in quasikristallinen Laserpotentialen. Seit Februar 2006 ist er am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation.

Frage:

Wie entstehen Nordlichter?

Antwort:

Das Nordlicht (Aurora borealis) ist eine farbige, meist bandförmige Leuchterscheinung am Himmel, die auf der Nordhalbkugel am häufigsten in Regionen hoher nördlicher Breite auftritt. Auf der Südhalbkugel heißt die entsprechende Erscheinung Südlicht (Aurora australis). Generell spricht man von Polarlicht, da dieses Phänomen allgemein vor allem in den Polarregionen beobachtet werden kann.

Verursacht werden die Leuchterscheinungen durch geladene Teilchen des Sonnenwindes, die auf die Atmosphäre der Erde treffen: Die Sonne strahlt ständig neben elektromagnetischen Wellen, wie zum Beispiel dem sichtbaren Licht, auch jede Menge Teilchen ab. Zumeist sind dies elektrisch geladene Teilchen, wie Elektronen, Protonen und Alphateilchen (Heliumkerne). Dieser Teilchenstrom wird Sonnenwind genannt. Auch die Erde wird ständig von solchen Teilchen getroffen. Allerdings wirkt das Magnetfeld der Erde als eine Art Schutzschild, so dass nur ein geringer Teil des Sonnenwindes die Erdatmosphäre erreicht. Einige der geladenen Teilchen werden jedoch auf eine spiralförmige Bahn um die magnetischen Feldlinien gelenkt. Da die Feldlinien am magnetischen Nord- und Südpol senkrecht auf die Erde treffen, gelangen die abgelenkten Teilchen also vor allem in der nördlichen bzw. südlichen Polarregion bis in die Atmosphäre. Durch Stöße mit Molekülen oder Atomen der Atmosphäre werden diese in einen angeregten Zustand versetzt. Bei der Rückkehr in den Grundzustand senden sie dann Licht aus. Dieses Phänomen wird Fluoreszenz genannt und ist vergleichbar mit dem Vorgang in einem (Röhren-)Fernseher, bei dem Elektronen auf den Schirm treffen, diesen zum Leuchten anregen und so das Bild erzeugen. Die Farben hängen von den getroffenen Atmosphärenmolekülen und deren Dichte ab: Stickstoff leuchtet üblicherweise violett; Sauerstoff kann abhängig von Dichte und Umgebung rotes oder grünes Licht aussenden.

Normalerweise entstehen Polarlichter in Höhen von 60 bis 200 Kilometern, also weit oberhalb der Atmosphärenschichten, die für das Wetter verantwortlich sind. Die Häufigkeit des Auftretens von Polarlichtern hängt von der Sonnenaktivität ab. Insbesondere bei so genannten Sonneneruptionen werden viele geladene Teilchen von der Sonne ausgestoßen, und es treten zwei bis drei Tage später besonders starke und weit verbreitete Polarlichter auf, die dann unter Umständen nicht nur in den Polarregionen, sondern auch in Mitteleuropa beobachtet werden können.

 
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