Polarlichter: Bunte Leuchterscheinungen über Neumayer

Kräftige Farben, auch der Mond ist am 22. Juni zu sehen. © Jens-Peter Biethan.

Bildergalerie

Zurück blättern Weiter blättern

Neben der Seismologie (siehe AtkaXpress-Artikel vom 26. Mai 2015) gibt es noch einen weiteren wichtigen Bereich in der Geophysik, die Magnetik. Das Magnetik-Observatorium befindet sich etwa 1500 Meter von der Station entfernt in einem Schacht 15 Meter unter der Schneeoberfläche. Mit drei verschiedenen Messgeräten wird das Erdmagnetfeld kontinuierlich gemessen. Dabei werden die Feldkomponenten in alle drei Raumrichtungen (Nord-Süd, Ost-West und die Vertikale) einzeln und die totale Stärke des Magnetfeldes vermessen.

Das Magnetfeld der Erde ist nicht immer gleich, es unterliegt Schwankungen. Die Daten, die an der Neumayer-Station III gewonnen werden, sind hilfreich für die Untersuchung spezieller Phänomene beim Auftreten von Magnetfeldstürmen. Diese sind die Folge eines stark erhöhten Plasmastroms von der Sonne (Sonnenwind) nach heftigen solaren Protuberanzen. Protuberanzen bestehen aus Plasma, das von der sichtbaren Oberfläche geschleudert wird und durch starke Magnetfelder eindrucksvolle Bögen bildet. Sie treten in unregelmäßigen Abständen auf und sind verbunden mit starken Einbrüchen und raschen Schwankungen in der Feldintensität. Schwache Stürme können oft nur wenige Stunden dauern, starke Stürme können auch über mehrere Tage hinweg andauern.

Heftige Stürme im Erdmagnetfeld können im Winter in manchen klaren Nächten mit faszinierenden Polarlicht-Erscheinungen verbunden sein, die über Stunden anhalten können.

Aber was genau sind Polarlichter (Fachbegriff: Aurora Borealis auf der Nordhalbkugel, hier unten im Süden: Aurora Australis) und wie entstehen sie?

Polarlichter sind Leuchterscheinungen am Nachthimmel in beiden Polregionen, die in vielen Variationen auftreten können. Das Aussehen der Leuchterscheinungen ist vielfältig. Sie reichen von einem fahlen, gleichmäßigen schwachen Leuchten über dem Horizont bis hin zu flammenartigen, sich rasch verändernden Girlanden in intensiven, unterschiedlichen Farben, die große Teile des Himmels überziehen können.

Das Erdmagnetfeld hat für uns eine extreme Schutzwirkung gegen den ständig ankommenden Strom hochenergetischer Teilchen aus dem All, die sonst für uns gefährlich wären. Die meisten Teilchen werden im Erdmagnetfeld abgebremst und außerhalb um die Erde herum geleitet. Somit ist es auch ein sehr wirksamer Schutzschild gegen die solare Partikelstrahlung.

Es gibt jedoch Teilchen, die diesen Schutzschild durchbrechen können. In der Regel sind dies Elektronen, sehr viel seltener aber auch Protonen. Diese Teilchen können von den Feldlinien des Erdmagnetfeldes dann auch „eingefangen“ werden und werden dann, auf spiralförmigen Bahnen um die Feldlinien kreiselnd, zu den Polen hin abgelenkt. Durch die Kollision der Elektronen in der Atmosphäre mit den Atomen und Molekülen werden diese „angeregt“, d.h. Elektronen in der äußeren Elektronenhülle werden auf ein energetisch höheres Niveau gehoben. Beim Zurückspringen auf die alte, energetisch niedrigere Bahn wird die frei werdende Energiedifferenz als Licht abgestrahlt. Das ist die Ursache der Polarlichter und ist vergleichbar mit den Vorgängen in einer Neonröhre. Rote und grüne Polarlichter deuten auf Sauerstoff hin, Stickstoff ist blau und violett. Durch Farbmischung haben Polarlichter oftmals auch eine gelblich-grüne Erscheinung.

Polarlichter sind in manchen Jahren seltener oder kaum zu sehen, in manchen Jahren treten sie dagegen sehr gehäuft auf. Das hängt stark von der jeweiligen Sonnenaktivität ab, die durch die Anzahl der zu beobachtenden Sonnenflecken sehr gut charakterisiert werden kann. Eine hohe Sonnenfleckenzahl ist typisch für eine sehr „aktive“ Sonne. Dann kommt es häufig zu sehr starken Plasmaausbrüchen auf der Sonne, die durch einen stark erhöhten Teilchenstrom zur Erde und ein erhöhtes Auftreten von Magnetfeldstärken zur Folge haben. Die Sonne besitzt einen etwa 11-jährigen Zyklus in der Abfolge der Sonnenfleckenzahl. Das letzte Sonnenfleckenmaximum war 2013/2014.

Trotzdem haben wir schon eindrucksvolle Polarlichter gesehen. Die bisher stärksten sahen wir am 22. Juni 2015 abends. Sie waren so stark, dass man die Farben sogar mit bloßem Auge sehen konnte. Normalerweise ist das Auge nicht lichtempfindlich genug und erkennt nur helle Flecken. Mit Kameras dagegen können, mit langen Belichtungszeiten, die Polarlichter sehr gut fotografiert werden.

Unsere Messgeräte zeigen uns immer die aktuellen Werte des Magnetfelds und seine Veränderung und sobald die Werte außergewöhnlich hoch sind, das Wetter passt und es dunkel genug ist, wird sich schnell angezogen und mit Kameras bewaffnet auf die Lauer gelegt, auf der Suche nach dem richtigen Augenblick das schönste Bild zu erwischen. Es ist zwar nicht gerade einfach, mit kalten Fingern in dicken Handschuhen die Kamera zu bedienen, aber so ein Naturschauspiel ist es allemal wert.

Eure Neumayer-Geos Annemarie und Andreas

Bildergalerie