Die Nordlichter oder Aurora Borealis bieten eine bezaubernde, dramatische, magische Darstellung, die alle fasziniert, die sie sehen — aber was genau verursacht dieses schillernde Naturphänomen?

Im Zentrum unseres Sonnensystems liegt die Sonne, der gelbe Stern, der das Leben auf unserem Planeten erhält. Die vielen Magnetfelder der Sonne verzerren und verdrehen sich, wenn sich unser Mutterstern um seine Achse dreht. Wenn diese Felder miteinander verknotet werden, platzen sie und bilden sogenannte Sonnenflecken. Normalerweise treten diese Sonnenflecken paarweise auf; der größte kann ein Vielfaches des Erddurchmessers betragen.

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Im Zentrum der Sonne beträgt die Temperatur 27 Millionen Grad Fahrenheit (15 Millionen Grad Celsius). Wenn die Temperatur auf seiner Oberfläche steigt und fällt, kocht und sprudelt die Sonne. Partikel entweichen aus den Sonnenfleckenregionen auf der Oberfläche aus dem Stern und schleudern Plasmapartikel, die als Sonnenwind bekannt sind, in den Weltraum. Diese Winde brauchen ungefähr 40 Stunden, um die Erde zu erreichen. Wenn sie dies tun, können sie die dramatischen Darstellungen verursachen, die als Aurora Borealis bekannt sind. Auroren kommen nicht nur auf der Erde vor, sondern auch auf anderen Welten in unserem Sonnensystem (und vielleicht auch auf Exoplaneten). Die Gasriesen in unserem Sonnensystem (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun) haben jeweils dicke Atmosphären und starke Magnetfelder und jeweils Auroren — obwohl sich diese Auroren ein wenig von denen der Erde unterscheiden, da sie unter verschiedenen Bedingungen gebildet werden.Die Venus hat eine Aurora, die durch ihr ausgedehntes Magnetfeld (ein „Magnetotail“) erzeugt wird. Der Mars, der eine zu dünne Atmosphäre für globale Polarlichter hat, erlebt lokale Polarlichter aufgrund von Magnetfeldern in der Kruste. Die NASA-Raumsonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) fand auch weit verbreitete Polarlichter auf der Nordhalbkugel, die von energetischen Partikeln erzeugt wurden, die auf die Marsatmosphäre trafen.

Sonnenflecken und Zyklen

Die Sonnenflecken und Sonnenstürme, die die prächtigsten Darstellungen des Nordlichts verursachen, treten ungefähr alle 11 Jahre auf. Der Sonnenzyklus erreichte 2013 seinen Höhepunkt, war aber das schwächste Sonnenmaximum seit einem Jahrhundert.

„Dieser Sonnenzyklus zählt weiterhin zu den schwächsten, die jemals aufgezeichnet wurden“, sagt Ron Turner von Analytic Services, Inc. wer dient als Senior Science Advisor der NASA Innovative Advanced Concepts Program, sagte in einer Erklärung.

Seit Beginn der Aufzeichnung von Ebbe und Flut der Sonnenaktivität im Jahr 1749 gab es 22 volle Zyklen. Forscher überwachen Weltraumwetterereignisse, weil sie das Potenzial haben, Raumfahrzeuge im Orbit zu beeinflussen, Stromnetze und Kommunikationsinfrastruktur auf der Erde auszuschalten und normale Anzeigen der Nord- und Südlichter zu verstärken. Wissenschaftler untersuchen auch, wie Schwankungen der Sonnenaktivität das Wetter auf unserem Planeten beeinflussen.

Partikel und polare Anziehung

Die Erde wird ständig mit Trümmern, Strahlung und anderen magnetischen Wellen aus dem Weltraum bombardiert, die die Zukunft des Lebens, wie wir es kennen, bedrohen könnten. Meistens lenkt das Magnetfeld des Planeten diese potenziell schädlichen Strahlen und Partikel, einschließlich der von der Sonne, hervorragend ab.Partikel, die von der Sonne abgegeben werden, reisen 93 Millionen Meilen (etwa 150 Millionen km) in Richtung Erde, bevor sie unwiderstehlich in Richtung der magnetischen Nord- und Südpole gezogen werden. Wenn die Teilchen den magnetischen Schild der Erde passieren, vermischen sie sich mit Atomen und Molekülen von Sauerstoff, Stickstoff und anderen Elementen, die zu einer blendenden Darstellung von Lichtern am Himmel führen.

Die Polarlichter auf der Nordhalbkugel der Erde werden Aurora borealis genannt. Ihr südliches Gegenstück, das den antarktischen Himmel auf der südlichen Hemisphäre erhellt, ist als Aurora australis bekannt.

Was verursacht die Farben?

Die Farben, die am häufigsten mit der Aurora Borealis in Verbindung gebracht werden, sind Rosa, Grün, Gelb, Blau, Violett und gelegentlich Orange und Weiß. Wenn die Partikel mit Sauerstoff kollidieren, werden normalerweise Gelb und Grün erzeugt. Wechselwirkungen mit Stickstoff erzeugen rote, violette und gelegentlich blaue Farben.

Die Art der Kollision macht auch einen Unterschied zu den Farben, die am Himmel erscheinen: atomarer Stickstoff verursacht blaue Anzeigen, während molekularer Stickstoff zu Lila führt. Die Farben werden auch von der Höhe beeinflusst. Die grünen Lichter erscheinen typischerweise in Gebieten bis zu 150 Meilen (241 km) hoch, rot über 150 Meilen; Blau erscheint normalerweise bei bis zu 60 Meilen (96,5 km); und lila und violett über 60 Meilen.Diese Lichter können sich als statisches Lichtband manifestieren oder, wenn die Sonneneruptionen besonders stark sind, als tanzender Vorhang von sich ständig ändernder Farbe.

Geschichte der Polarlichter

Seit Jahrtausenden sind die Lichter die Quelle von Spekulationen, Aberglauben und Ehrfurcht. Höhlenmalereien in Frankreich, von denen angenommen wird, dass sie 30.000 Jahre zurückreichen, haben Illustrationen des Naturphänomens.

In abergläubischen Zeiten galten die Nordlichter als Vorboten von Krieg oder Zerstörung, bevor die Menschen wirklich verstanden, was sie verursacht. Viele klassische Philosophen, Autoren und Astronomen, darunter Aristoteles, Descartes, Goethe und Halley, beziehen sich in ihrer Arbeit auf das Nordlicht.

Bereits 1616 verwendete der Astronom Galileo Galilei den Namen Aurora borealis, um sie zu beschreiben, wobei er den Namen der mythischen römischen Göttin der Morgendämmerung Aurora und den griechischen Namen für Wind des Nordens Boreas annahm.

Die Aurora australis, oder die Südlichter, kommen um die Südpolregion vor. Da der Südpol jedoch noch unwirtlicher ist als der Nordpol, ist es oft schwieriger, die Südlichter zu sehen.

Wo man die Lichter sehen kann

Die besten Orte, um die Nordlichter zu sehen, sind Alaska und Nordkanada, aber der Besuch dieser riesigen, offenen Weiten ist nicht immer einfach. Norwegen, Schweden und Finnland bieten ebenfalls hervorragende Aussichtspunkte. In Zeiten besonders aktiver Sonneneruptionen sind die Lichter bis in den Süden Schottlands und sogar nach Nordengland zu sehen.

In seltenen Fällen sind die Lichter weiter südlich zu sehen. Sie wurden erstmals 1791 von europäischen Siedlern in Neuengland beobachtet. In „Historical Storms of New England“, veröffentlicht 1891, schrieb Sidney Perley: „Am 15. Mai 1719 wurde die schönere und brillantere Aurora Borealis zum ersten Mal hier beobachtet, soweit uns Aufzeichnungen oder Traditionen aus dieser Zeit mitteilen, und es wird gesagt, dass sie in England erst drei Jahre vor diesem Datum bemerkt wurde. Im Dezember desselben Jahres erschien die Aurora wieder, und das Volk wurde sehr beunruhigt, nicht so sehr als Mittel der Zerstörung, sondern als Vorläufer der Feuer des letzten großen Tages und als Zeichen kommender Gefahren.“

Wann die Lichter zu sehen sind

Die Nordlichter sind immer präsent, aber der Winter ist normalerweise die beste Zeit, um sie zu sehen, aufgrund der geringeren Lichtverschmutzung und der klaren, klaren Luft. September, Oktober, März und April sind einige der besten Monate, um die Aurora Borealis zu sehen. Es ist bekannt, dass die Lichter bis zu zwei Tage nach der höchsten Sonnenfleckenaktivität heller und aktiver sind. Mehrere Agenturen, wie die NASA und die National Oceanic and Atmospheric Administration, überwachen auch die Sonnenaktivität und geben Aurora-Warnungen aus, wenn erwartet wird, dass sie eine besonders beeindruckende Show zeigen.

Zusätzliche Berichterstattung von Elizabeth Howell und Nola Taylor Redd, Space.com mitwirkende