Interview Wie Polarlichter entstehen

Per Helge Nylund arbeitet in dem Museum der Universität Tromsø und erforscht dort die Nordlichter. Wir haben ihn gefragt, wie die bunten Streifen am Himmel entstehen und haben selbst Nordlichter produziert
Wie Polarlichter entstehen
Per Helge Nylund im Museum der Universität Tromsö. In dieser Box lassen sich per Knopfdruck eigene Polarlichter erstellen

Was ist der Unterschied zwischen Nord- und Polarlichtern?

Es sind die gleichen Lichter. Polarlichter kommen in nördlichen Breiten als auch auf der Südhalbkugel vor. Hier im Norden heißen sie dann Nordlichter oder Aurora borealis und am Südpol nennt man sie Südlichter oder Aurora australis.

Wie genau entstehen denn Polarlichter?

Ein schönes Bild, um sich vorzustellen, wie Polarlichter entstehen, ist der Luftkuss. Die Sonne sendet praktisch einen Luftkuss an die Erde, der in Form von bunten Lichtern am Himmel sichtbar wird.

Denn physikalisch passiert Folgendes: Die Sonne stößt einen sogenannten Sonnenwind voller energiegeladenen Teilchen, Elektronen und Protonen und ein wenig Helium, aus. Dieser Sonnenwind benötigt rund 18 Stunden, bis er das Magnetfeld der Erde, die Magnetosphäre, erreicht. Doch die Teilchen können nicht bis ganz an die Erdoberfläche gelangen, weil sie vorher auf die Magnetfeldlinien treffen.

Diese Feldlinien sind Richtung Norden gerichtet, also senkrecht zur Flugbahn der Protonen und Elektronen. Durch dieses Aufeinandertreffen wirkt die Lorentzkraft, die die elektrisch geladenen Teilchen senkrecht zu ihrer ursprünglichen Bahn ablenkt - und auch senkrecht zum Magnetfeld. Die Sonnenwindteilchen werden also um die Magnetosphäre herumgeleitet.

Wenn sich die energiegeladener Teilchen dann mit den erdeignen Atomen verbinden, entstehen die Nordlichter. Hier über Tromsø sind sie meistens Grün, diese Farbe entsteht beispielsweise in Verbindung mit Sauerstoff.

Damit wir sie sehen können, benötigen wir außerdem einen dunklen und klaren Himmel. Denn diese Reaktion, die ich gerade beschrieben habe, findet in 100 Kilometern Höhe statt, also weit oberhalb der Wolkendecke.

Polarlichter am Himmel über Norwegen

Polarlichter am Himmel

Warum können wir die Polarlichter nicht überall sehen?

Das Magnetfeld der Erde ist nicht kreisrund wie zum Beispiel ein Ball, sondern es sieht eher aus wie ein Apfel, mit Öffnungen oben und unten. Das Magnetfeld ist durchzogen von Magnetfeldlinien. Die Elektronen werden aufgrund ihrer magnetischen Ladung besonders von diesen Öffnungen angezogen und von den Magnetfeldlinien zu den Polen gelenkt.

Dort kollidieren sie dann mit den erdeignen Atomen. Die Polarlichter sind an beiden Enden der Welt zur gleichen Zeit sichtbar. Wenn wir hier in Norwegen Nordlichter sehen, dann können wir uns sicher sein, dass sich der Himmel über dem Südpol gleichzeitig verfärbt.

Warum hatten die Menschen früher teilweise Angst vor den Polarlichtern?

Die Aurora ist auch heute noch nicht komplett erforscht. Wir haben zwar eine physikalische Erklärung, wie sie zustande kommt, aber wir können sie beispielsweise noch immer nicht voraussagen. Früher hatten die Menschen natürlich viel weniger Möglichkeiten die Polarlichter zu erforschen, als wir sie heutzutage haben. Da sie nicht verstanden haben, was die Polarlichter sind, hatten sie Angst und Respekt vor ihnen.

Wenn die Sonnenstürme sehr stark sind, dann erscheinen manchmal auch über Zentraleuropa Auroras. Sie sind meistens Orange oder Rot. Besonders im Mittelalter haben die Menschen dann gedacht ein großes Feuer sei im Anmarsch oder das Licht würde Krieg und Blutvergießen prophezeien. Meine liebste Geschichte dazu stammt aus Cornwall in England. Während des Hundertjährigen Krieges haben die Menschen dort eine rote Aurora über dem Meer gesehen und sich gewundert, was das sein könnte.

Irgendjemand kam dann mit der öffentlichen Erklärung, das könne nur bedeuten, dass ganz Frankreich in Flammen stünde und der Feind somit besiegt sei. Leider war es nur die Aurora und ich würde gern wissen, was in England los war, als klar wurde, dass Frankreich nicht abgebrannt ist.

Wie Polarlichter entstehen

Und so sieht es aus, wenn die überschüssige Energie der Sonne auf das Magnetfeld der Erde trifft

Wieso könnt ihr hier eigene Nordlichter produzieren?

Dieses Experiment hat bereits der norwegische Physiker Kristian Birkeland Anfang des 19. Jahrhunderts gemacht, als er die Entstehung der Nordlichter erforschte. Wir haben seine Idee noch ein bisschen verfeinert und in einer Box, alle natürlichen Gegebenheiten nachempfunden, die es benötigt, um Polarlichter zu sehen.

Dazu haben wir der Box fast die komplette Luft entzogen, nur einige Sauerstoffteilchen benötigen wir, um das Licht zu erzeugen. Unsere kleine Erde ist eine Stahlkugel, die mit einem Magneten ausgestattet ist. So haben wir bereits eine Atmosphäre und ein Magnetfeld, nun benötigen wir noch die überschüssige Energie. Die kommt in Form von Gas aus unserer Sonne.

Wenn wir dann den Knopf an der Box drücken, sendet die Sonne ihren Solar-Sturm aus und rund um die Enden der Stahlkugel erscheinen kleine, aber sehr gut sichtbare Nordlichter.

Weiterführende Links zu Polarlichtern & Sonnenaktivität

  • Per Helge Nylund und die Polarlicht-Box findet ihr im Tromsø University Museum. Hier gibt es eine ständige Ausstellung zur Aurora borealis und Touren für Kinder sowie Erwachsene. Zwischen September und April zeigen sich die Nordlichter am Himmel über Tromsø.
     
  • Tolle Polarlichter-Aufnahmen findet ihr auf der Webseite des Naturfotografen Bernd Römmelt.
     
  • Auf der Webseite sonnen-sturm.info könnt ihr live über zahlreiche Webcams auftretende Polarlichter in Schweden, Norwegen und Finnland mitverfolgen.
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