Polarlichter sind Weltraumphysik, die wir von der Erde aus beobachten können. Das Nordlicht, Aurora Borealis, und das Südlicht, Aurora Australis, beruhen auf demselben Phänomen: Elektrisch geladene Teilchen aus dem Sonnenwind werden vom Erdmagnetfeld in die Polargebiete abgeleitet. Tourguide Céline Lalubie nennt das „unsere geomagnetische Mütze“. Diese Mütze reicht nur ungefähr zum Polarkreis, dem Polarlichtoval. Dort können die Teilchen in die Atmosphäre eindringen.
Sauerstoffmoleküle bei der Rückkehr zum Ausgangspunkt. 28. Februar 2019, Gammelstad
Vereinfacht passiert dann das: Mit ihrer Energie laden die Teilchen Sauerstoffatome und Stickstoffatome zunächst auf. Wenn diese zurück in ihren alten Energiezustand fallen, setzen sie das Licht frei, das wir wahrnehmen. Am häufigsten sehen wir in den Gegenden am Polarlichtoval das grüne Licht, das in etwa 100 Kilometern Höhe entsteht. Sauerstoff in höheren Lagen, bei etwa 200 Kilometern, sendet dagegen rotes Licht aus, dort sind aber schon weniger Moleküle vorhanden.
Um Stickstoff in einen höheren Energiezustand zu bringen, ist viel Energie notwendig. Deshalb sieht man nur bei sehr starken geomagnetischen Störungen das violette bis blaue Licht, das Stickstoff aussendet.
Urban Brändström im Interview für einen deutschen Fernsehsender, im Hintergrund ein Messgerät für Nordlichter in Abisko. Foto IRF
Fachleute geben sich nicht zufrieden mit solchen vereinfachten Erklärungen. „In Wirklichkeit ist es wie ein Flipperspiel da oben“, schreibt mir Urban Brändström vom Institut für Weltraumphysik in Kiruna. Es handele sich um sehr komplizierte plasmaphysikalische Prozesse, über die man zwar heute viel mehr wisse als vor hundert Jahren. Aber man wisse immer noch sehr wenig – „und die Zahl der unbeantworteten Fragen steigt mit der Zahl der beantworteten.“
Früher habe man den starken und aktiven Nordlichtphänomenen sehr viel Aufmerksamkeit geschenkt, so Urban Brändström. Die technische Entwicklung habe aber zu der Erkenntnis geführt, dass man noch nicht so viel über die diffusen und lichtschwachen Nordlichtphänomene wisse. Diese trügen vielleicht doch zu einem größeren Teil des Energieflusses in der Ionosphäre bei als man früher dachte – wie zum Beispiel über das schwarze Nordlicht. „Man geht heute davon aus, dass schwarzes Nordlicht entsteht, weil Elektronen in die andere Richtung unterwegs sind und damit Elektronen dämpfen oder bremsen, die auf dem Weg nach unten sind.“ Ein Elektronen-Flipperspiel also.
Nordlichter sind heute ein Zugpferd des Tourismus im hohen Norden. Für die Wissenschaftler ist das weniger relevant. Neben der Grundlagenforschung in Weltraumplasmaphysik sind auch ganz praktische Aspekte Ziel ihrer Untersuchungen. Ein heftiger Sonnensturm kann schließlich auch unangenehme Folgen auf der Erde haben, so wie Strom- und Satellitenausfall.
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Oktober 2021. Text und Foto Andrea Seliger, außer wo anders angegeben.
Die vereinfachte Erklärung im Video von Wetter Online:
