Aurora borealis Polarlichter bieten nicht nur ein atemberaubendes Spektakel am Nachthimmel, sondern sind auch ein faszinierendes Beispiel für die Wechselwirkungen zwischen Sonne, Magnetfeld und Atmosphäre unseres Planeten.

Eine klare, kalte Winternacht im Norden Islands: Der Himmel ist tiefschwarz, deutlich sind die Milchstrasse und viele einzelne Sterne zu erkennen. Plötzlich beginnt es zu flackern. Ein sanftes, grünes Licht breitet sich aus und schiebt sich über den Himmel. Langsam formen sich aus dem zarten, grüngelblichen Schleier gewaltige Vorhänge, die sich hin- und herbewegen, wie von Zauberhand dirigiert. Das Licht pulsiert, schimmert in verschiedenen Grün- und Rottönen, die wie Feuerschein am Himmel stehen. Die Szenerie verändert sich unaufhörlich: Mal sind Wellen, dann wieder spiralförmige Bänder oder Lichtbögen zu sehen, die sich über das ganze Firmament spannen. Ergriffen und reglos steht man da. Die Zeit steht still. Irgendwann beginnt das Licht langsam zu verblassen, bis nur noch Dunkelheit bleibt. Das atemberaubende Lichtspiel, das so lebendig und gleichzeitig so fragil wirkte, erfüllt einen mit tiefer Ehrfurcht vor den Naturkräften und hinterlässt Gänsehautmomente.

«Wo Sonnenwind auf das
Magnetfeld der Erde trifft, beginnt das
kosmische Leuchten.»

Physikalische Grundlagen

Die Aurora borealis tritt vor allem in den Polarregionen auf und entsteht durch Wechselwirkungen zwischen der Sonnenaktivität und dem Magnetfeld der Erde. Die Sonne sendet kontinuierlich Ströme geladener Teilchen, sogenannte Sonnenwinde, ins All aus. Während Perioden erhöhter Sonnenaktivität steigt die Dichte und Geschwindigkeit dieser Teilchenströme erheblich an. Die geladenen Teilchen bestehen hauptsächlich aus Elektronen und Protonen.

Wenn die Sonnenwinde auf das Magnetfeld der Erde treffen, werden sie entlang der Magnetfeldlinien in die Polarregionen gelenkt. Dabei dringen sie in die Erdatmosphäre ein und kollidieren mit den Molekülen und Atomen der Luft, vor allem mit Sauerstoff und Stickstoff. Diese Kollisionen führen dazu, dass die Moleküle angeregt und in einen energetisch höheren Zustand versetzt werden. Beim Zurückkehren in den Grundzustand geben sie die aufgenommene Energie in Form von Licht ab: Das ist das sichtbare Leuchten der Aurora borealis.

Farben und Formen

Die Farben der Polarlichter sind abhängig von der Art der betroffenen Moleküle sowie von der Höhe, in der die Kollisionen stattfinden. Sauerstoffmoleküle, die in etwa 100 bis 200 Kilometern Höhe angeregt werden, emittieren vor allem grünes Licht, das am häufigsten zu sehen ist. In grösseren Höhen kann Sauerstoff auch rotes Licht erzeugen, ein Phänomen, das man seltener zu Gesicht bekommt. Stickstoffmoleküle tragen zu bläulich-violetten Farbtönen bei. Das Erscheinungsbild der Aurora borealis ist äusserst vielfältig: Beobachten kann man Bänder, Vorhänge, Bögen, Strahlen oder spiralförmige Strukturen. Die dynamischen Bewegungen entstehen durch komplexe Magnetfeldprozesse und die Wechselwirkungen der geladenen Teilchen mit der Erdatmosphäre.

Die Bedingungen müssen stimmen

Das Auftreten der Aurora borealis steht in engem Zusammenhang mit der Sonnenaktivität, die die zeitlichen und örtlichen Veränderungen der Sonnenflecken, Protuberanzen und Eruptionen auf der Sonnenoberfläche beschreibt und zum sogenannten Sonnenwind führt. Ein weiterer wichtiger Faktor für die Entstehung von Polarlichtern sind die geomagnetischen Stürme, eine Störung der Magnetosphäre der Erde. Diese Änderungen des Magnetfelds werden durch die Schockwellenfronten des Sonnenwinds beeinflusst.

Während einer Periode hoher Sonnenaktivität, wie sie momentan zu beobachten ist, sind die Chancen für Polarlichtsichtungen deutlich erhöht. Klare, dunkle Nächte ohne Lichtverschmutzung sind notwendig, um die Lichter am Himmel klar zu erkennen. Die besten Beobachtungsmöglichkeiten in Europa bieten sich zwischen November und März auf Island und im Norden der skandinavischen Länder.

Wissenschaftliche Erkenntnisse und Forschung

Durch die Untersuchung der Polarlichter können Forschende wichtige Rückschlüsse auf die Sonnenaktivität ziehen. Sonnenwinde beeinflussen das Magnetfeld der Erde erheblich. Die Aurora borealis ist ein sichtbarer Indikator für diese Prozesse und hilft, die Dynamik des Sonnenwinds und seine Auswirkungen auf die Erde besser zu verstehen. Polarlichter liefern ebenfalls Erkenntnisse über die Struktur und das Verhalten des Erdmagnetfelds. Dieses schützt unseren Planeten vor schädlicher kosmischer Strahlung und Sonnenpartikeln.

Starke geomagnetische Stürme können technische Systeme auf der Erde stören. Satelliten können beschädigt werden, Navigationssysteme versagen und sogar Stromnetze können durch induzierte Ströme in Mitleidenschaft gezogen werden. Das Verständnis der Prozesse hinter den Polarlichtern trägt dazu bei, Vorhersagemodelle für geomagnetische Stürme zu verbessern und so die Sicherheit unserer technologischen Infrastruktur zu erhöhen.

Neugierig geworden?

Wer selbst einmal Polarlichter und die faszinierende winterliche Landschaft Islands erleben möchte, hat viele Möglichkeiten dazu. Verschiedene Fluglinien fliegen den Flughafen der Hauptstadt Reykjavik an. Zum Beispiel Swiss, Edelweiss oder Icelandair. Von dort aus gelangt man per Anschlussflug oder Bus in den Norden Islands, wo man besonders gute Bedingungen für Polarlichtsichtungen hat. Wer es gerne bequem mag: Kontiki, der Nordlandspezialist, bietet in den Monaten Februar und März Direktflüge nach Akureyri in Nordisland und verschiedene Individual- und Gruppenreisen mit Vor-Ort-Betreuung und Nordlichtalarm an.