Polarlichter (1): Ursprung und Entstehung

Das vermehrte Auftreten großer Fleckengruppen führt auch zu häufigeren Materieauswürfen (coronal mass ejections, CME), deren hochenergetische Teilchen die Erde treffen können, wenn sie sich im richtigen Winkel zu ihr, d.h. die Fleckengruppe nahe der Mitte des Sonnenscheibenzentrums aufhält. Andernfalls geht der Teilchenschauer an der Erde vorbei. Treffen die Protonen und Elektronen aus dem Sonnenwind die Erde, lösen sie hier Polarlichter aus. In der Tagespresse dann und wann publizierte Bilder einer ruhenden (!) Protuberanz, die einen geomagnetischen Sturm ausgelöst haben soll, sind geradezu lächerlich, da bei einer Auflösung des Magnetfeldes unter der Protuberanz die Teilchen seitlich von der Sonne weg geschleudert werden, wenn der Materiebogen nicht sang- und klanglos in sich zusammenkracht und dabei allenfalls ein laues Lüftchen im Sonnenwind hervorruft.

Trifft so ein vorwiegend aus Protonen und Elektronen bestehender Teilchenstrom das Erdmagnetfeld, wird dieses in Sonnenrichtung gewaltig zusammen gedrückt, werden die Feldlinien herumgebogen, während es auf der sonnenabgewandten Seite wie eine Fahne im Wind flattert und extrem lang gestreckt wird. Beim Zusammenstoss der Teilchen mit dem Magnetfeld der Erde, werden diese zu den magnetischen Polen hin abgelenkt und die Feldlinien quasi nach unten gepresst. Entlang dieser Feldlinien bewegen sich nun Protonen und Elektronen und werden in die Hochatmosphäre hineingezwungen. Dort stoßen sie auf die Moleküle der Erdatmosphäre, bewirken, dass den Atomen der Lufthülle Energie zugeführt, also ein äußeres Elektron auf ein höheres Energieniveau, d. h. auf eine höher gelegene Bahn um den Atomkern herum angehoben wird. Kurze Zeit später wird die Energie in Form von Licht wieder abgegeben und das angestoßene Elektron fällt wieder auf seine ursprüngliche Bahn zurück.

Dieses abgestrahlte Licht, dass natürlich millionenfach erzeugt wird, nehmen wir als Polarlicht wahr, dessen Farbe durch Sauerstoffatome (grün und rot) und Stickstoffatome (blau und violett) ganz charakteristisch hervorgerufen wird. Die Farben der Polarlichter sind also nicht abhängig vom Energiegehalt der solaren Teilchen, sondern von der Art des Teilchen, mit dem sie in der Hochatmosphäre der Erde zusammen treffen.
Quelle: Kristian Schlegel: Vom Regenbogen zum Polarlicht (Berlin 1999)

Geomagnetische Stürme und Formen der Polarlichter
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