Aurora borealis in Michigan, USA.
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Im Polarkreis sind sie als Aurora borealis oder Nordlicht bekannt, während sie im antarktischen Kreis Aurora australis oder Südlicht genannt werden.
Diese dramatischen und farbenprächtigen Lichter entstehen, wenn elektrisch geladene Teilchen aus dem Sonnenwind in die Erdatmosphäre eindringen und mit den Gasen in der Atmosphäre interagieren.
Strom hochenergetischer Teilchen
Die Sonne sendet kontinuierlich elektromagnetische Strahlung und hochenergetische Teilchen in den Weltraum, die das Weltraumwetter erzeugen. Der Sonnenwind ist Teil des Weltraumwetters. Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen Strom hochenergetischer Teilchen – meist Elektronen und Protonen -, die mit sehr hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur von der Sonne aus durch den Weltraum strömen. Sonnenwinde können Geschwindigkeiten von einer Million Meilen pro Stunde erreichen.
Die Erde: Ein Riesenmagnet
Die Erde ist ein Riesenmagnet, dessen Magnetfeld sich vom Erdkern bis zu dem Bereich im Weltraum erstreckt, wo es auf Sonnenwinde trifft. Der Bereich dieses Feldes, in dem der magnetische Einfluss der Erde gegenüber den Sonnenwinden dominiert, wird als Magnetosphäre bezeichnet. Ihre Form und Größe ändern sich ständig, wenn sie von den Sonnenwinden bombardiert wird.
Solare Winde verursachen die Nordlichter.
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Die Magnetosphäre der Erde schirmt die Erde vor Sonnenwinden und anderen schädlichen kosmischen Strahlen ab. Sie lenkt die meisten hochgeladenen Teilchen der Sonnenwinde ab und verhindert, dass sie in die Erdatmosphäre eindringen.
Hochenergiekollisionen
Die Magnetosphäre der Erde schützt die Erde vor den hochgeladenen Teilchen des Sonnenwindes, aber manchmal, wenn die Bedingungen stimmen, treten diese Teilchen an den beiden Polen in die Erdatmosphäre ein, wo sie mit Gasmolekülen und Atomen kollidieren und wechselwirken.
Bei solchen Zusammenstößen wird die Energie der Elektronen im Sonnenwind auf die Elektronen in den Atomen der verschiedenen atmosphärischen Gase übertragen. Die überschüssige Energie wird dann von diesen angeregten Atomen in Form von Licht freigesetzt.
Aurorale Lichterscheinungen treten in der Regel in einer Höhe zwischen 80,46 und 321,87 Kilometern über der Erdoberfläche auf.
Viele verschiedene Farben
Die Farbe des freigesetzten Lichts hängt von der Art der Gasmoleküle, ihrem elektrischen Zustand zum Zeitpunkt der Kollision und der Art der Sonnenwindteilchen ab, mit denen sie zusammenstoßen. Sauerstoffatome emittieren gelb-grünes oder rotes Licht, während Stickstoffatome blaues oder violett-rotes Licht erzeugen. Eine Mischung von Gasen in der Erdatmosphäre erzeugt mehrfarbige Polarlichter.
Da die Teilchen des Sonnenwindes ständig in die Erdatmosphäre eindringen und mit den Gasatomen interagieren, können Polarlichter sowohl statisch als auch dynamisch sein – sie können ihre Form und Farben ändern und am Himmel pulsieren.
Und viele verschiedene Formen
Die Formen der Polarlichter lassen sich in sechs Kategorien einteilen: Vorhänge, Bänder, Schleier, Kränze, Flecken und Strahlen.
Die besten Orte, um Nordlichter zu sehen
Südlichter aus dem Weltraum gesehen.
NASA
Wenn man aus dem Weltraum schaut, sieht man ein ringförmiges Polarlicht, das sich rund 2500 Meilen (4000 km) um beide Pole erstreckt. Diese Polarlichtzone umfasst Zentral- und Nordalaska und Kanada, Grönland, Nordskandinavien und Russland auf der Nordhalbkugel und die Antarktis auf der Südhalbkugel. Im Süden sind Polarlichter manchmal von Südaustralien, Neuseeland und Chile aus zu sehen.
Gelegentlich kann ein hohes Maß an Sonnenaktivität zu starken und heftigen Böen von Sonnenwinden führen, die mit der Magnetosphäre der Erde interagieren und einen geomagnetischen Sturm verursachen. Dadurch kann sich die Region um die Pole, von der aus Polarlichter beobachtet werden können, ausdehnen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, Polarlichter in niedrigeren Breitengraden zu sehen.
In sehr seltenen Fällen können Polarlichter von Orten in der Nähe des Äquators aus beobachtet werden. Im Jahr 1909 zum Beispiel konnten die Menschen in Singapur aufgrund eines sehr starken geomagnetischen Sturms Polarlichter beobachten.
Wann ist die beste Zeit, um Polarlichter zu sehen?
Während Polarlichtaktivitäten und Polarlichter das ganze Jahr über, Tag und Nacht, auftreten können, ist die beste Zeit, um sie zu sehen, nachts während der Wintermonate. Das liegt daran, dass es im Winter in den Gebieten um den Nord- und den Südpol länger dunkel ist.
Auroras lassen sich am besten gegen Mitternacht – wenn es am dunkelsten ist – in einer klaren Nacht und an einem Ort beobachten, der nicht in der Stadt liegt. Lichtquellen – künstliche oder natürliche, wie der Vollmond – können die Beobachtung von Polarlichtern sehr erschweren.
Mondphasen in Ihrer Stadt
11-Jahres-Zyklus
Auroras stehen in direktem Zusammenhang mit der Sonnenaktivität, die anhand der Anzahl der Sonnenflecken gemessen wird – dunkle Flecken auf der Sonnenoberfläche, die durch hohe magnetische Aktivität auf der Sonne verursacht werden. Eine größere Anzahl von Sonnenflecken bedeutet, dass eine größere Anzahl hochgeladener Teilchen von der Sonne ausgestoßen wird. Dies wiederum kann zu mehr Nordlichtaktivität auf der Erde führen.
Solarastronomen haben herausgefunden, dass die Sonne Zyklen der Sonnenaktivität durchläuft. Dieser Zyklus, der auch als Sonnenzyklus bezeichnet wird, findet alle 11 Jahre statt.
Wissenschaftler haben seit 1755, als die Sonnenaktivität erstmals von Menschen aufgezeichnet wurde, 24 Sonnenzyklen beobachtet. Der 24. Sonnenzyklus soll irgendwann Mitte 2013 seinen Höhepunkt erreicht haben.
Wussten Sie schon?
Auroras wurden auch auf einigen anderen Planeten beobachtet. Jeder Planet, der ein Magnetfeld und eine Atmosphäre hat, wird Polarlichter haben.
Themen: Astronomie, Sonne, Atmosphärische Phänomene