- Astronomie im Berchtesgadener Land -

Monatsthema November 2003: "Polarlichter"

In alten Überlieferungen findet man gelegentlich dramatische Berichte über Flammen, die den Nachthimmel in rötlichen, grünlichen und bläulichen Farben erhellen, über wehende Lichtvorhänge und spektakuläre Lichtstrahlen. Solche Flammenerscheinungen am nächtlichen Firmament haben die Menschen in früheren Zeiten in Angst und Schrecken versetzt. So berichtet ein kolorierter Holzschnitt von einem solchen Flammenszenario, das am 5. Oktober 1591 über Nürnberg zu sehen war. Damals zählte man solche Lichterscheinungen zu den Kometen, welche als Vorboten von Kriegen, Seuchen und Naturkatastrophen galten. Da diese flammenden Lichterscheinungen von unseren Breiten aus immer in nördlicher Richtung zu sehen sind, sprach man im Laufe der Zeit von Nordlichtern. Je weiter man nach Norden kommt, desto häufiger sind Nordlichter zu beobachten. Deshalb hatten auch die nordischen Völker kaum Angst vor ihnen, da sie ihren Anblick offensichtlich gewohnt waren. Die Norweger sahen in den Nordlichtern tanzende alte Jungfrauen, die Indianer Nordamerikas tanzende Götter, die um die Gunst schöner Frauen buhlen. Nicht nur im hohen Norden, sondern auch im tiefen Süden sind diese Lichterscheinungen zu sehen. Im Gebiet um die Antarktis treten sie als Südlichter auf. Ganz allgemein fasst man die Nord- und die Südlichter zum Begriff Polarlichter zusammen.

Was sind aber nun Polarlichter? Auf jeden Fall haben sie nichts mit Kometen zu tun, da Polarlichter in höheren Schichten der Erdatmosphäre entstehen. Entfernt erinnern Polarlichter an die Morgendämmerung. Deshalb hat sich in der Fachwelt die Bezeichnung Aurora Borealis für das Nordlicht und Aurora Australis für das Südlicht eingebürgert. Bereits der berühmte Astronom Edmond Halley (1656 - 1742) hat wohl als erster erkannt, dass Nordlichterscheinungen etwas mit dem Magnetfeld der Erde zu tun haben. Er wies darauf hin, dass die Polarlichtbögen entlang der irdischen Magnetfeldlinien verlaufen. Den Zusammenhang zwischen Polarlichtern und Erdmagnetfeld bewies schließlich der schwedische Astronom Anders Celsius (1701 - 1744). Etwa 100 Jahre später schloss Hermann Fritz (1830 - 1893), Professor für Mechanik in Zürich, aus statischen Untersuchungen über das Auftreten von Sonnenflecken und dem Erscheinen von Polarlichtern, dass Sonnenaktivität und Polarlichter in engem Zusammenhang stehen. Während der Phase erhöhter Sonnenaktivität, die etwa alle 11 Jahre ist, treten auch häufiger Polarlichter auf.

Der große Durchbruch in der Erforschung der Polarlichter gelang dem norwegischen Physiker Kristian Olaf Bernhard Birkeland im Jahre 1896. Er stellte fest, dass die Polarlichter in Kreisbögen um die Erdmagnetpole erscheinen und Elektronen entlang der irdischen Magnetfeldlinien wandern, wobei sie Lichterscheinungen auslösen. Diese Elektronen werden dabei in Form des Sonnenwindes, eines Stroms elektrisch geladener Teilchen, von der Sonne zur Erde transportiert. Auf die Existenz eines Sonnenwindes deuten auch die Komentenschweife hin, die stets von der Sonne weggerichtet sind. Die elektrisch geladenen Teilchen des Sonnenwindes treffen jedoch auf das unsichtbare Schutzschild der Erde, die Magnetosphäre. Die Magnetfeldlinien, die sich von Magnetpol zu Magnetpol der Erde ziehen, lenken dabei die elektrisch geladenen Teilchen ab, ähnlich wie eine Windschutzscheibe beim Auto die anströmende Luft abweist. Ein Teil der abgelenkten Teilchen strömt an der Erde vorbei, ein anderer Teil wird eingefangen und in Bahnen um die Erde gezwungen. Für die Polarlichter sorgen schließlich die elektrisch geladenen Teilchen, welche sich sprialförmig entlang der Erdmagnetfeldlinien in Richtung der irdischen Magnetpole bewegen. Durch Wechselwirkung mit den Molekülen und Atomen in der Hochatmosphäre (Ionosphäre) rufen die Teilchen des Sonnenwindes dabei die Leuchterscheinungen hervor.

Der Sonnenwind strömt ständig, es sind aber nicht jede Nacht Nordlichter zu beobachten. Das kommt daher, dass es einen sogenannten "langsamen" und "schnellen" Sonnenwind gibt. Der "langsame" Sonnenwind hat dabei Geschwindigkeiten von ca. 400 - 500 Kilometer pro Sekunde, der "schnelle" Sonnenwind kommt auf etwa 800-1000 Kilomter pro Sekunde im Bereich der Erde. Nur wenn so ein "schneller" Sonnenwind auch tatsächlich die Erde erreicht, kann es zum seltenen Aufleuchten von Polarlichtern kommen. "Schnelle" Sonnenwinde entstehen z.B. durch Sonnenflares, lokal begrenzte, gewaltige Explosionen auf der Sonnenoberfläche.

Die häufigste Leuchterscheinung ist das grüne Polarlicht, das in Höhen von etwa 400 Kilometer aufleuchtet. Ab einer Höhe von etwa 1000 Kilometer sind dann rote Polarlichter zu beobachten. Blaues und violettes Polarlicht erscheint hauptsächlich in Höhen von rund 90 - 140 Kilometer. Somit tritt in unseren Breiten fast ausschließlich rotes Polarlicht auf, denn es entsteht in den höchsten Schichten der Atmosphäre und ist somit am weitesten zu sehen. Grüne Polarlichter sind von Mitteleuropa aus selten, blaue und violette gar nicht zu beobachten.

Ich selbst war vor drei Jahren in Island und kam dabei auch in den Genuß, Polarlichter zu sehen. Mir persönlich erschienen sie dabei wie wehende Vorhänge, ihr Auftreten dauerte dabei oft nicht länger als ein paar Minuten. Auf jeden Fall sollte man die Gunst der Stunde nutzen, wenn auch in unseren Breiten Polarlichter zu sehen sind, denn es handelt sich dabei um ein wirklich faszinierendes Naturschauspiel. Nähere Informationen über das Auftreten von Polarlichtern sind auch im Internet abrufbar unter http://www.meteoros.de/.

Manfred Mayer

Zum Sternenhimmel November 2003

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