Wetter und Astronomie
  Informationen - Polarlichter
 


Polarlichter


Entstehung von Polarlichtern:


Das Polarlicht (auch Aurora borealis, d. h. Nordlicht oder Aurora australis, d. h. Südlicht) ist eine Leuchterscheinung (genauer ein Elektrometeor), die beim Auftreffen geladener Teilchen des Sonnenwindes auf die Erdatmosphäre an den Polen der Erde hervorgerufen wird. Polarlichter sind meistens nördlich 60° nördlicher Breite und südlich 60° südlicher Breite zu beobachten.
 

Polarlichter entstehen, wenn elektrisch geladene Teilchen von der Magnetosphäre, hauptsächlich Elektronen, aber auch Protonen (Sonnenwind) und einige schwere Ionen (Sauerstoff-Ionen) auf die oberen Schichten der Erdatmosphäre treffen. Dort regen sie die vorhandenen Luftmoleküle zum Leuchten an. Dieser Vorgang funktioniert folgendermaßen: Der Aufprall eines Teilchens bewirkt bei dem Molekül/Atom eine Anregung entsprechend einer geänderten Elektronenkonfiguration. Bei der nach kurzer Zeit wieder erfolgenden Abregung wird Licht ausgesandt, allgemein als Fluoreszenz bezeichnet. Auch Kernwaffentests in hohen Atmosphären-Schichten (400 km) rufen solche Phänomene hervor, wie z. B. der Starfish-Prime-Test der USA am 9. Juli 1962.

Polarlichter treten hauptsächlich in den Polarregionen auf, denn die Sonnenwindteilchen, ein elektrisch geladenes Plasma mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von ca. 500 bis 833 km/s (bis zu 3.000.000 km/h) und einer Dichte von ca. 5 × 106 Teilchen pro m3 in Erdnähe, werden vom Magnetfeld der Erde entlang der Magnetfeldlinien zu den geomagnetischen Polen gelenkt. Dort verläuft das Magnetfeld senkrecht zur Erdoberfläche, und die Teilchen können in die Atmosphäre eintreten. Das Plasma benötigt bis zum Eintreffen rund 2 bis 4 Tage bei einem Erde-Sonne-Abstand von rund 150 Millionen Kilometer.

Polarlichter kommen sowohl in nördlichen Breiten vor (Nordlichter, auch Aurora borealis) als auch auf der Südhalbkugel (Südlichter, auch Aurora australis). Auch auf anderen Planeten des Sonnensystems werden diese Erscheinungen beobachtet. Voraussetzung hierfür ist, dass der Planet ein eigenes Magnetfeld und eine Atmosphäre besitzt.

Die Häufigkeit der Polarlichterscheinungen in mittleren Breiten (Mitteleuropa) hängt von der Sonnenaktivität ab. Die Sonne durchläuft einen Aktivitätszyklus (Sonnenfleckenzyklus), der vom Anfang (solares Minimum) über die Mitte (solares Maximum) bis zum Ende (erneutes Minimum) im Durchschnitt 11 Jahre dauert. Mit diesem Zyklus schwankt auch die Häufigkeit von Polarlichtern. Insbesondere während des Aktivitätsmaximums (auch Solarmax, zuletzt 2000/2001) finden starke Eruptionen auf der Sonne besonders häufig statt. Die dabei ausgeschleuderten großen koronalen Massenauswürfe sind für Polarlichter in Mitteleuropa essentiell. In frühen und späten Phasen des Sonnenzyklus, nahe am solaren Minimum, treten viel weniger dieser Eruptionen auf und somit gibt es auch eine deutlich geringere Wahrscheinlichkeit für Polarlichter. Dennoch können auch im abfallenden und ansteigenden Sonnenzyklus starke Ereignisse beobachtet werden. So wurden unter anderem im Herbst 2003 Polarlichter in Griechenland und auch auf den Kanarischen Inseln gesehen.
[1] Im Mittel können während der Phase des Solarmax in Deutschland etwa 10–20 dieser Leuchterscheinungen pro Jahr beobachtet werden, im Allgemeinen am Nordhimmel, nur bei besonders starkem Sonnenwind können sie auch in südlicher Richtung auftreten. Durch erdgebundene, visuelle Sonnenbeobachtung können Polarlichter kurzfristig vorhergesagt werden. Besser gelingt dies aber durch das Hinzuziehen von frei verfügbaren Daten der diversen Weltraummissionen von ESA und NASA zur Erforschung der Sonne und des Sonnenwindes. Da der Sonnenwind 2–4 Tage von der Sonne bis zur Erde benötigt, kann also in diesem Zeitabstand nach einer starken Sonneneruption mit Polarlichtern gerechnet werden. Die statistische Ableitung, dass Polarlichter hauptsächlich im Herbst/frühen Winter, von Ende Oktober bis Mitte Dezember, sowie im späten Winter/Frühjahr, von Ende Februar bis Anfang April, auftreten, ist nicht absolut gesichert. Hier stehen zwar die Magnetfelder von Erde und Sonne besonders günstig zueinander, aber der Effekt ist aufgrund der geringen Neigung der Erdbahn gegen die Ekliptik eher vernachlässigbar. Wahrscheinlicher ist es, dass besonders in den kältesten Winternächten die Beobachtungen aufgrund des Wetters sehr rar sind. Ähnliches gilt für die fehlenden Sommerbeobachtungen, denn zu dieser Jahreszeit herrscht im Norden die Mitternachtssonne und macht Polarlichtsichtungen praktisch unmöglich. Im Allgemeinen kann man sagen, dass Polarlichter mit zunehmender Distanz zum jeweiligen Pol, etwa wie Deutschland und Italien, meist nur während des Aktivitätsmaximums der Sonne beobachtet werden können. Mittels moderner Digitalkameras kann man jedoch auch während der weniger aktiven Phasen des Sonnenzyklus noch einzelne Ereignisse – von Deutschland aus – dokumentieren.



Entstehung der 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 und so lassen sich diese Farben nur bei starken Sonnenwinden beobachten.

Da der Sonnenwind außerhalb der Polarregionen nur selten tief in die Atmosphäre eindringen kann, sind Polarlichter in der gemäßigten Zone, also auch in Europa, meistens rot.

 

(Quelle: 
www.wikipedia.de)
 

 
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