Das Nordlicht, auch bekannt unter dem wissenschaftlichen Namen Aurora Borealis, ist seit Jahrtausenden eines der bemerkenswertesten Naturereignisse im nördlichsten Teil der Welt. Nachts leuchtet der Himmel mit einem Mosaik aus natürlichen Farben auf, das den Boden kilometerweit beleuchtet und ein Erlebnis bietet, wie Sie es noch nie gesehen haben. Aber Sie fragen sich vielleicht, warum das Nordlicht existiert, was es verursacht und warum es im Allgemeinen nur in und um den Polarkreis sichtbar ist.

Das Nordlicht ist ein natürliches Phänomen, das schon lange vor dem Beginn der Menschheit auftritt. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, was das Nordlicht verursacht und wie Sie es selbst sehen können.

Das Nordlicht, die Sonne und die Magnetosphäre

Das Nordlicht wurde von Menschen seit Menschengedenken beobachtet und oft als Ergebnis übernatürlicher Kräfte erklärt. In den letzten Jahrzehnten, als die Menschen mehr über die Mechanik der natürlichen Welt gelernt haben, wurde das Phänomen hinter den Nordlichtern besser verstanden.

Auroren treten auf, wenn die Erdmagnetosphäre durch Sonnenwind gestört wird. Aber was ist Sonnenwind und was ist die Magnetosphäre?

Die Sonne ist ein wichtiger Teil dessen, was die Erde bewohnbar macht, da ihre lebensspendenden Strahlen Pflanzen das Wachsen und Tieren das Gedeihen ermöglichen. Die Sonne bietet tagsüber natürliches Licht und Sonneneinstrahlung ist notwendig, damit Menschen und andere Tiere durch die Produktion von Vitamin D gesund bleiben. Eine übermäßige Sonneneinstrahlung ohne Schutz kann jedoch zu Sonnenbrand, Sonnenvergiftung und Hautkrebs führen.

Es sind jedoch nicht alle Sonneneffekte von Vorteil. Zusätzlich zum Licht gibt die Sonne Strahlung und andere Partikel ab, die für das Leben tödlich sind. Der Name „Sonnenwind“ beschreibt den Prozess der Sonnenemission von Wellen geladener Teilchen: Elektronen, Protonen und Alpha-Teilchen, denen kinetische Energie zugeführt wird. Sonnenwind wird regelmäßig von der Sonne emittiert und betrifft alle Objekte im Sonnensystem, einschließlich der Erde. Zum Teil kann ein Raumfahrzeug nicht mit Fenstern gebaut werden, da durch die Fenster Strahlung in das Schiff eindringen und die Astronauten im Inneren schädigen kann.

Warum sind Menschen nicht vom Sonnenwind betroffen? Die Antwort liegt an der Magnetosphäre. Die Magnetosphäre ist eine unsichtbare Region um die Erde, die für die Ablenkung des Sonnenwinds und anderer Arten interstellarer Strahlung verantwortlich ist. Wie der Name vermuten lässt, wird die Magnetosphäre durch das Erdmagnetfeld erzeugt, das sich am Nord- und Südpol konzentriert.

Warum treten Auroren auf?

Auroren treten aufgrund der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Magnetosphäre auf. Wenn geladene Teilchen mit anderen Atomen kollidieren, werden diese Atome angeregt. Atome bestehen aus einem Kern, einem Kern aus Neutronen und Protonen und einem oder mehreren Elektronen, die den Kern auf ähnliche Weise umkreisen, wie die Erde die Sonne umkreist.

Normalerweise sind Atome zwischen Elektronen und Protonen ausgeglichen, da sie jeweils eine elektrische Ladung tragen. Protonen haben eine positive Ladung, während Elektronen eine negative Ladung haben. Wenn geladene Teilchen mit ausgeglichenen Atomen kollidieren, wandern die Elektronen in diesen Atomen aufgrund der überschüssigen Energie in eine Umlaufbahn mit höherer Energie. Wenn die geladene Energie aufgebraucht ist, kehrt das Elektron in seine ursprüngliche Umlaufbahn zurück und setzt dabei ein Photon – ein Lichtteilchen – frei.

Wenn viele geladene Teilchen mit vielen Atomen kollidieren, entsteht dabei eine große Lichtmenge. Wenn dies aufgrund der Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Magnetosphäre geschieht, erzeugt es das Nordlicht. Der Vorgang ähnelt der Funktionsweise von Leuchtreklamen. In einer Neonröhre wird Elektrizität verwendet, um Teilchen innerhalb von Neongas anzuregen, was dazu führt, dass sie Licht abgeben.

Farbe, Form und Klang des Nordlichts

Auroren erscheinen mit bloßem Auge als leuchtendes Farbmosaik, aber die spezifischen Farben, die erscheinen, sind auf den Sonnenwind zurückzuführen, der mit verschiedenen Arten von Atomen interagiert. Die Erdatmosphäre besteht größtenteils aus Stickstoff und Sauerstoff, zwei Gasen mit unterschiedlicher atomarer Zusammensetzung und ihr Aussehen bei Anregung durch geladene Teilchen ist daher unterschiedlich.

Die häufigste Art von Auroren sind grüne Auroren, die durch Sonnenwind erzeugt werden, der mit Sauerstoff- und Stickstoffpartikeln in der unteren Atmosphäre wechselwirkt. Blaue Auroren entstehen, wenn sich die Wechselwirkung des Sonnenwinds in geringere Höhen ausdehnt und hauptsächlich durch Stickstoffpartikel erzeugt wird, da in diesem Bereich der Atmosphäre kein Sauerstoff vorhanden ist. Am anderen Ende des Spektrums werden durch Sonnenwechselwirkung in den äußersten Teilen der Atmosphäre rote Auroren erzeugt, aber rote Auroren sind im Allgemeinen nur während außergewöhnlich hoher Sonnenaktivität sichtbar.

Das Nordlicht kann sich auch in Form von ultravioletten und infraroten Auroren manifestieren. Ultraviolette Auroren sind manchmal sichtbar, aber mit bloßem Auge schwer zu erkennen, während infrarote Auroren im Allgemeinen ohne geeignete Überwachungsausrüstung nicht beobachtet werden können. Zusätzlich können Wechselwirkungen zwischen Atomen in verschiedenen Teilen der Atmosphäre dazu führen, dass sich Farben mischen, um gelbe, rosa und violette Auroren zu bilden.

Auroren erscheinen am häufigsten in Form von riesigen Vorhängen, die sich über den Nachthimmel erstrecken. Auroren manifestieren sich jedoch manchmal als Bögen oder Spiralen. Dies tritt während Perioden starker magnetischer Aktivität auf, wobei Auroren gezogen werden, um den im Magnetfeld vorhandenen Kraftlinien zu folgen. In Zeiten intensiver Sonnenaktivität sind die Auroren größer und heller.

Außerdem geben Auroren neben Licht oft auch Geräusche ab. Aurora-Geräusche äußern sich als Zischen oder Knistern und treten in einer Entfernung von etwa 70 Metern von der Erdoberfläche auf. Auroren verursachen Geräusche, wenn aufgrund des kalten Wetters eine Inversionsschicht in der Atmosphäre entsteht. Wenn geladene Teilchen mit der Inversionsschicht kollidieren, entladen sie sich und erzeugen Rauschen. Wenn Sie bei der Beobachtung des Nordlichts hoch genug sind, können Sie Aurora-Geräusche hören.

Warum sind die Nordlichter nur am Polarkreis sichtbar?

Während Polarlichter manchmal in anderen Teilen der Welt vorkommen können, kommen sie am häufigsten am und um den Nordpol vor: Am nördlichsten Rand Russlands, Kanadas, Skandinaviens, Grönlands und Alaskas. Auroren sind auch vom Südpol aus sichtbar, wo sie als Aurora australis bekannt sind. Die Gebiete, in denen Auroren am häufigsten vorkommen, werden als „Aurorenzonen“ bezeichnet.

Der Grund, warum Auroren im Allgemeinen nur um den Nord- und Südpol sichtbar sind, ist die Tatsache, dass dies die beiden Orte auf der Erde sind, an denen Magnetfeldlinien mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Das Erdmagnetfeld konvergiert sowohl am Nord- als auch am Südpol und Magnetfeldlinien verbinden beide Pole miteinander und umgehen den Äquator und Regionen in der Nähe. Auroren sind darauf beschränkt, sich entlang magnetischer Feldlinien zu bewegen und können diesen nicht entkommen.

Wenn der Sonnenwind die Erde erreicht, zieht die Magnetosphäre Partikel zum Nord- und Südpol, der Quelle des Magnetfelds des Planeten. Aus diesem Grund können relativ wenige Partikel den Äquator erreichen, wodurch die Bildung von Auroren verhindert wird.

Praktischer betrachtet sind Auroren am besten in und um den Polarkreis zu beobachten, da dort wenig Menschen leben und die Nächte im Winter länger sind. Lichtverschmutzung durch Städte und andere menschliche Entwicklungen erschwert die Beobachtung von Sternen und Planeten in der Nacht und verdeckt auch die Polarlichter. Die Bevölkerung am Polarkreis ist aufgrund seines extremen Klimas relativ gering, was zu weniger Lichtverschmutzung und unberührterer Wildnis führt.

Aufgrund der axialen Neigung der Erde haben Orte, die weiter vom Äquator entfernt sind, im Sommer und Winter extremere Tageslichtverschiebungen. Im Herbst und Winter sind die Nächte in Alaska und anderen nördlichen Gebieten extrem lang und der Nordpol selbst erhält im Winter überhaupt kein Tageslicht. Aufgrund der Abwesenheit der Sonne können Auroren nur nachts gesehen werden. Daher sind lange Nächte für eine effektive Beobachtung der Auroren erforderlich.

In den seltenen Fällen, in denen Polarlichter außerhalb der Polarlichtzonen auftreten, ist dies auf eine erhöhte Aktivität des geomagnetischen Sturms zurückzuführen. Zusätzlich treten während Perioden magnetischer Umkehrung Auroren mit größerer Regelmäßigkeit am Äquator und in anderen Teilen der Erde auf. Eine magnetische Umkehrung liegt vor, wenn der magnetische Nord- und Südpol die Polarität umkehren und etwa alle 450.000 Jahre eine Umkehrung auftritt. Einige Wissenschaftler glauben, dass sich die Erde in den nächsten tausend Jahren erneut umkehren wird.

Fazit

Obwohl die Wissenschaft große Fortschritte beim Studium der Nordlichter gemacht hat, gibt es noch viele Dinge, die wir nicht kennen. Was wir wissen ist, dass das Nordlicht ein natürliches, harmloses Ereignis ist, das aus der Interaktion der Erde mit der Sonne resultiert. Durch die Ablenkung des Sonnenwinds durch die schützende Magnetosphäre unseres Planeten haben die Nordlichter Generationen von Menschen auf der ganzen Welt zum Staunen und Inspirieren gebracht. Wenn Sie auf das Nordlicht neugierig sind, buchen Sie doch eine Tour und überzeugen Sie sich selbst.