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Landeskunde  Geografie |
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| Einzelphänomene - Northern Lights - Farben, Formen und Strukturen |
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Die Farben des Polarlichtes
Die Sonne strahlt alle Farben des Lichtes aus - darum erscheint es in der Summe weiß. Das Farbspektrum, das bei Polarlichtern beobachtet werden kann, beschränkt sich aber auf enge Ausschnitte des sichtbaren Lichtes sowie des ultravioletten und infraroten Lichtes. Dies hängt einzig und allein von der chemischen Zusammensetzung unserer Atmosphäre und der Verteilung der chemischen Elemente in verschiedenen Höhenbereichen der Atmosphäre ab. Das Polarlicht liefert so zu sagen einen Fingerabdruck der Atmosphäre.
Zu der Lichterscheinung kommt es nämlich durch folgenden Prozess: Ein Sonnenwindteilchen trifft auf die Erdatmosphäre und stößt irgendwann mit einem Elektron eines dort vorhandenen Atoms oder Molekül zusammen, dass sein Bahn kreuzt. Das Sonnenwindteilchen wird dadurch abgebremst und abgelenkt, in letzter Konsequenz wird dadurch das Leben auf der Erde geschützt.
Das Elektron wird durch den Aufprall und die dadurch wirkende Energie kurzfristig auf eine höherwertige Umlaufbahn um den Kern des Atoms oder Moleküls gestoßen. Dieser Zustand ist aber nicht stabil. Nach Sekundenbruchteilen kehrt das Elektron wieder in seine geringerwertige Energiebahn zurück. Die dort nicht mehr benötigte Energie aus dem Aufprall wird in Form eines Lichtteilchens, eines Photons, abgegeben. Genau dies wird wissenschaftlich als Aurora bezeichnet. Passiert dies grob geschätzt etwa 100 Millionen Mal gleichzeitig, kann man dies in einer klaren, dunklen Nacht als einen kleinen Lichtblitz am Himmel beobachten.
Jedes an diesem Prozess als einzelnes Atom oder Teil eines Moleküls beteiligte Element sendet dabei je nach physikalischem Zustand eine ganz charakteristische Farbe von nur einer Wellenlänge aus. Für die am Häufigsten vertretenen Elemente sind dies beim Sauerstoff rote und grüne Töne, beim Stickstoff entweder violette und blaue Töne (nur ionisierter Stickstoff) oder aber verschiedene andere Rottöne.
In Abhängigkeit von der variierenden Höhenverteilung der Element ergeben sich folgende Faustregeln: Kräftige, grüne Farbtöne entstehen in Höhen zwischen 120 und 180 Kilometern. Rote Nordlichter können in viel größeren Höhen entstehen, violette und blaue dagegen liegen überwiegend in Höhen unterhalb der 120 Kilometermarke. In Jahren besonders starker Sonnenaktivität erscheinen oftmals noch Rottöne in erdnähere Schichten zwischen etwa 90 und 100 Kilometern. In den südlicheren Breiten Mitteleuropas werden oftmals nur hohe rote Polarlichter wahrgenommen, die dann aber nur knapp über dem Horizont liegen. Diese "brennenden Horizonte" waren insbesondere im Mittelalter ursächlich dafür, das Nordlichter als Vorboten und Verkünder kommender Kriege verstanden wurden.
Formen und Strukturen
Obwohl mit ihrer Beschreibung und und dem Versuch ihrer Deutung die gesamte Erforschung des Phänomens Polarlicht begann, spielen sie in der wissenschaftlichen Diskussion heute keinerlei Rolle mehr. Umso mehr begeistern sie den Laien, der das Schauspiel, das chaotische himmlische Feuerwerk, vom Boden aus beobachtet.
Unterschieden werden dabei folgende Formen:
Homogene Bögen
Dies sind relativ statische Formen, die für Phasen geringer Sonnenaktivität typisch sind. Etwa bis zu 10 km breite Bögen spannen sich von Ost nach West über 1000 Kilometer und mehr.
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Ein tiefer liegender Doppelbogen (die beiden erkennbaren Sterne sind Castor und Pollux) mit einem darüber liegenden, viel breiteren und diffuserem zweiten Bogen. In Bildmitte am rechten Rand erscheint wieder das Siebengestirn, 22.11.2003, 18:55 Uhr, nordöstlich von Orkney |
Bögen mit Strahlen
Kleinere Bögen spannen sich typischer Weise für mittel- bis hochaktive Phasen von Ost nach West und werden dabei von Strahlen überlagert, die sich entlang der magnetischen Feldlinien ausrichten.
Homogene Bänder
Relativ statische Form in mittel- bis geringaktiven Phasen. Ein oder mehrer Bänder schwingen sich in mehreren Bögen über den Himmel.
Bänder mit Strukturen
Relativ aktive Form mit rasch wechselnden Variationen. Typisch für mittel- bis hochaktive Phasen lagern sich dabei flächenhafte Formen über ein oder mehrere Bänder.
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Band mit Strahlen, 30.10.2003, ca. 00:02 Uhr, südlich Orkney |
Strahlen
Eine sehr aktive Form, die typisch für Phasen hoher Sonnenaktivität ist. Einzelne der rasch wechselnden Strahlen können sich dabei mehrere 100 Kilometer entlang der Feldlinien des Erdmagnetfeldes erstrecken.
Corona (Strahlenkranz)
Vorkommen in Phasen hoher und höchster Sonnenaktivität. Fächerförmig gebündelte Strahlen schließen sich (genau von Unten betrachtet) zu einem Strahlenkranz zusammen. Sehr schnelle Bewegungen und Veränderungen.
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Corona, 30.10.2003, ca. 00:12 Uhr, über Orkney |
Curtains (Vorhänge, Schleier)
Extrem weite Bänder und sehr lange Strahlen füllen in raschen Wechseln immer wieder den ganzen Himmel aus. Extreme Wechsel der Lichtintensität kennzeichnen zudem diese wohl spektakulärste Form in Phasen hoher und höchster Aktivität.
Diffuse Flächen
Verwaschene Formen, die praktisch immer, meist aber in frühen Morgenstunden oder schon sehr früh im Jahr auftreten und nur schwer zu beobachten sind.
Spiralförmige Strukturen
Sie können praktisch zu jeder Zeit entstehen und basieren auf Verwirbelungen in der Atmosphäre, wobei es zu typischen Materiakonzentrationen kommt. Sehr spektakulär zu beobachten.
Feuer (Flammen, Schübe)
Dauern meist nur 5 bis 20 Sekunden an und können unter allen Konstellationen entstehen und alle anderen Formen umfassen. Eine Sonderform sind "Blitze" oder "Flammen", die mit hoher Geschwindigkeit über den gesamten Himmel wandern können.
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Flares, 29.10.2003, ca. 21:21 Uhr, östlich Orkney |
(tsp/ws/co)
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