Polarlichter sind in der Schweiz nur selten zu beobachten. In der Nacht auf heute war dies allerdings bereits das zweite Mal innert kurzer Zeit der Fall. Was ist ein Polarlicht und wie entsteht es?
Polarlichter wurden früher von den alten nordischen Völkern entweder gefeiert oder gefürchtet. Es existier(t)en viele verschiedene Sagen und Geschichten dazu. Heute ist das Phänomen physikalisch erklärbar. Der Faszination über die farbigen himmlischen Erscheinungen tut dies jedoch keinen Abbruch.
Die Polarlichter waren letzte Nacht intensiv genug, um bis in unsere Breitengrade sichtbar zu sein. Offenbar wurden sie sogar in Süditalien und in Griechenland gesichtet. Von blossem Auge war das diffuse Licht oft nur schwer erkennbar. Besser waren die Lichter auf Bildern von Webcams und Fotoapparaten zu sehen, da diese Geräte in der Regel empfindlicher sind als das menschliche Auge und durch Langzeitbelichtung mehr Licht einfangen.
Am Ursprung eines Polarlichtes steht die Sonne. Wenn sie aktiv ist, stösst sie grosse Mengen an elektrisch geladenen Teilchen (Elektronen, Ionen) aus, die nach etwa ein bis drei Tagen als Sonnenwind die Erde erreichen. Dort trifft der für uns schädliche Sonnenwind auf das Erdmagnetfeld, das uns vor ebendiesem schützt.
Das Erdmagnetfeld lenkt den Sonnenwind in komplexen Bahnen zum magnetischen Nord- und Südpol ab, wo die elektrisch geladenen Sonnenpartikel die verschiedenen Moleküle der oberen Atmosphäre in Schwingung versetzen. Klingt diese Schwingung ab, geben die Moleküle Energie in Form eines Polarlichtes ab. Um den Nordpol wird das Polarlicht Aurora borealis und um den Südpol Aurora australis genannt.
Polarlichter entstehen meist etwa 100 bis 400 km, im Extremfall bis zu 600 km über unseren Köpfen. Die Farbe des Nordlichts hängt vom angeregten Atom und vom Energielevel des Sonnenwindes ab. Die Farben geben Aufschluss über die Höhe des Lichts sowie das Atom, mit dem der Sonnenwind kollidiert. Grundsätzlich gilt: Je energiereicher der Sonnenwind, desto farbenfroher das Polarlicht.
Wie schon erwähnt, stösst die Sonne ständig elektrisch geladene Teilchen aus, die mit 300 bis 400 km/s ins Weltall geschleudert werden. Gelegentlich wird die Sonnenoberfläche von koronalen Löchern und Sonnenflecken aufgewühlt.
Erstere verursachen eine deutliche Beschleunigung des Sonnenwindes (700 km/s), was zu einer intensiven Polarlicht-Aktivität führen kann. Die Sonnenflecken wiederum, die wie Muttermale auf der Sonnenoberfläche erscheinen, führen häufig zu Sonneneruptionen. Dabei wird Sonnenmaterie ins Weltall geschleudert, was als koronaler Massenauswurf (coronal mass ejection, CME) bezeichnet wird. Die Ankunft der CMEs in der Nähe unseres Planeten kann zu magnetischen Stürmen führen, die bis in die mittleren Breiten Polarlichter verursachen.
Die Sonne durchläuft einen 11-Jahres-Zyklus mit einem Minimum und einem Maximum an Aktivität. Diese lässt sich visuell an der Anzahl der Sonnenflecken an der Oberfläche ablesen. In der Phase minimaler Aktivität ist die Sonne fleckenlos, in der Phase hoher Aktivität bedecken Dutzende von Flecken ihre Oberfläche. Dann sind auch die CMEs zahlreich, was die Wahrscheinlichkeit für magnetische Stürme und starke Polarlichter erhöht.
Der aktuelle Zyklus begann Ende 2019, wird voraussichtlich 2025 den Höhepunkt erreichen und 2031 enden.
Wie wir gesehen haben, ruft das Erdmagnetfeld faszinierende Polarlichter hervor, schützt uns aber auch vor potentiell tödlicher kosmischer Strahlung. Die magnetischen Stürme können allerdings, wenn sie sehr stark sind, unseren Funkverkehr stören und das Stromnetz zum Erliegen bringen.
Die Überwachung, Forschung und Vorhersage von magnetischen Stürmen ist wegen ihrer potentiellen Gefahr wichtig. Beispielsweise betreiben die amerikanische NOAA sowie der Britische Wetterdienst ein Weltraumwetter Vorhersagezentrum. Unter anderem berechnen diese Wetterdienste auch eine Polarlichtvorhersage. Aufgrund ihrer hohen Komplexität sind diese oft nur sehr schwierig und kurzfristig vorhersagbar.