Was sind eigentlich Polarlichter?

Polarlichter sind extrem faszinierende Himmelsphänomene. Jeder der sich nach Nordland aufmacht und das Glück hat die unsteten Himmelsgeister in einer eiskalten und glasklaren Nacht beobachten zu können, wird unweigerlich in ihren Bann gezogen. Doch wie entstehen diese sagenumwobenen Blickfänge?

Auf der Sonne spielen sich komplexe physikalische Vorgänge ab. Neben der Entstehung von Licht- und Wärmestrahlung verdampft auch jede Menge Materie oder wird durch Eruptionen freigesetzt. Dieser sogenannte “Sonnenwind” ist voller energiegeladener Teilchen, Elektronen und Protonen sowie ein bisschen Helium.

Aufgrund des Abstandes von der Sonne zur Erde, rund 150 Millionen Kilometer, benötigt das Sonnenwindplasma bis zum Auftreffen auf die Erdmagnetosphäre zwei bis vier Tage. Es bewegt sich etwa mit 500-800km/s vorwärts. Schließlich erreicht es das Magnetfeld der Erde, die sogenannte Magnetosphäre. Bis ganz auf die Erdoberfläche dringen die Teilchen jedoch nicht vor, weil sie zuvor auf die Magnetfeldlinien der Erde treffen. Die Erdmagnetfeldlinien sind nach Norden gerichtet, also senkrecht zur Flugbahn der Protonen und Elektronen. Durch dieses Aufeinandertreffen wird die Lorentzkraft, welche die elektrisch geladenen Teilchen senkrecht zu ihrer ursprünglichen Bahn sowie senkrecht zum Magnetfeld ablenkt. Dadurch werden die Sonnenwindteilchen um die Magnetosphäre herumgeleitet.

Für Polarlichter sind mehrere Milliarden Tonnen Gas nötig, also ein Sonnensturm. Polarlichter entstehen nun, wenn ausreichende Mengen elektrisch geladener Teilchen des Sonnenwindes in der Magnetosphäre auf Sauerstoff- und Stickstoffatome in den oberen Schichten der Erdatmosphäre treffen und diese ihren Ladezustand verändern (=”ionisiert” werden). Bei der nach kurzer Zeit wieder erfolgenden Rekombination wird Licht ausgesandt. Der Sonnenwind strahlt die Atome in der Luft an und diese brechen das Licht zu Farben. Polarlichter treten hauptsächlich in den Polarregionen auf, wo die Feldlinien die Atmosphäre durchdringen. In den nördlichen Breiten werden sie “Nordlichter” (Aurora borealis), in den südlichen breiten “Südlichter” (Aurora australis) genannt.

Damit wir die Himmelsgeister sehen können, brauchen wir außerdem einen dunklen und klaren Himmel. Denn die gerade genannten Reaktionen spielen sich in weit über 100 Kilometern Höhe, also oberhalb der Wolkendecke, ab.

Wann und wo entstehen welche Farben?

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Polarlichter können verschiedene Farben haben. Grünes Licht entsteht durch Sauerstoffatome, die in gut 100 km Höhe angeregt werdenRotes Licht von Sauerstoffatomen in etwa 200 km Höhe. Angeregte Stickstoffatome senden violettes bis blaues Licht aus. Zur Anregung von Stickstoffatomen sind jedoch sehr hohe Energien notwendig, deshalb lassen sich diese Farben nur bei starken Sonnenstürmen beobachten.

Warum kann man Polarlichter nicht überall sehen?

Das Magnetfeld der Erde ist nicht kreisrund, sondern apfelförmig mit Öffnungen oben und unten. Besonders von diesen Öffnungen werden die Elektronen aufgrund ihrer magnetischen Ladung angezogen. und gleichzeitig von den Magnetfeldlinien zu Nord- und Südpol gelenkt. Dort treffen sie dann auf die Sauerstoff- und Stickstoffatome der Erde und die Polarlichter werden sichtbar.

Da die Polarlichter an beiden Enden der Welt gleichzeitig sichtbar sind, kann man sicher sein, das beim Auftreten der Nordlichter die Südlichter ebenfalls am Himmel erscheinen.

Was bedeutet der Kp-Index?

Der KP-Index ist eine Darstellung der Teilchenstrahlung, die auf die Erde trifft und deren Auswirkung auf das Erdmagnetfeld. Es gibt eine Skala von 1 bis 9, wobei 1 bis 3 in grün (4 in gelb) angezeigt wird und eine geringe Veränderung des Magnetfeldes darstellt. Werte von 5 oder mehr sind rot markiert und kritisch für die genaue Bestimmung einer GPS Position in Verbindung mit einem Magnetkompass.
Der KP-Index zeigt die Schwere des derzeit stattfindenden geomagnetischen Sturmes an (Stärke der Magnetfeldschwankungen) und ist damit ein Gradmesser für eventuelle Polarlichterscheinungen. Je höher der Wert, desto höher die Wahrscheinlichkeit einer Sichtung.
Ab einem KP-Wert von 4 sind Polarlichterscheinungen im Norden Deutschlands möglich, für Süddeutschland liegt der Wert bei 7. Bei 9 und darüber ist eine Sichtung fast 100% sicher.
Kp-IndexG-ScaleGeomagnetischer BreitengradSonnenaktivitätDurchschnittliche Frequenz Kp-Wert pro Sonnenzyklus
0G066.5° oder höherSehr niedrig
1G064.5°Niedrig
2G062.4°Niedrig
3G060.4°Unsettled
4G058.3°Aktiv
5G156.3°Geringer Sturm1700 pro Zyklus (900 Tage pro Zyklus )
6G254.2°Mäßiger Sturm600 pro Zyklus (360 Tage pro Zyklus )
7G352.2°Starker Sturm200 pro Zyklus (130 Tage pro Zyklus )
8G450.1°Schwerer Sturm100 pro Zyklus (60 Tage pro Zyklus )
9G548.1° oder niedrigerExtremer Sturm4 pro Zyklus (4 Tage pro Zyklus )

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Welchen Kp-Index brauche ich, um Polarlichter an meiner Position zu sehen?

Jeder Ort der Hohen Breiten wird in der Lage sein Polarlichter ab einem Kp-Index von 4 zu sehen. Für jeden Ort auf den Mittleren Breiten wird ein Kp-Index von 7 benötigt. Die Niedrigen Breiten benötigen Kp-Indizes von 8 oder 9. Der Kp-Index, den Du benötigst, hängt davon ab, wo Du Dich auf der Erde befindest. In der folgenden Tabelle sind beispielhaft Orte genannt, bei denen in Abhängigkeit vom Kp-Index bei guten Verhältnissen Polarlichter beobachtet werden können.
Dies bedeutet: eine klare Sicht in Richtung des nördlichen oder südlichen Horizonts, keine Wolken, keine Lichtverschmutzung und völlige Dunkelheit.
Welchen Kp-Index brauche ich, um Polarlichter an meiner Position zu sehen? Quelle: https://www.spaceweatherlive.com
Kp-IndexPolarlichter sichtbar in:
0Nordamerika:
Barrow (AK, USA) Yellowknife (NT, Kanada) Gillam (MB, Kanada) Nuuk (Grönland)
Europa:
Reykjavik (Island) Tromsø (Norwegen) Inari (Finnland) Kirkenes (Norwegen) Murmansk (Russland)
1Nordamerika:
Fairbanks (AK, USA) Whitehorse (YT, Kanada)
Europa:
Mo I Rana (Norwegen) Jokkmokk (Schweden) Rovaniemi (Finnland)
2Nordamerika:
Anchorage (AK, USA) Edmonton (AB, Kanada) Saskatoon (SK, Kanada) Winnipeg (MB, Kanada)
Europa:
Tórshavn (Faröer-Inseln) Trondheim (Norwegen) Umeå (Schweden) Kokkola (Finnland) Arkhangelsk (Russland)
3Nordamerika:
Calgary (AB, Kanada) Thunder Bay (ON, Kanada)
Europa:
Ålesund (Norwegen) Sundsvall (Schweden) Jyväskylä (Finnland)
4Nordamerika:
Vancouver (BC, Kanada) St. John's (NL, Kanada) Billings (MT, USA) Bismarck (ND, USA) Minneapolis (MN, USA)
Europa:
Oslo (Norwegen) Stockholm (Schweden) Helsinki (Finnland) Sankt Petersburg (Russland)
5Nordamerika:
Seattle (WA, USA) Chicago (IL, USA) Toronto (ON, Kanada) Halifax (NS, Kanada)
Europa:
Edinburgh (Schottland) Göteborg (Schweden) Riga (Lettland)
Südhalbkugel:
Hobart (Australien) Invercargill (Neuseeland)
6Nordamerika:
Portland (OR, USA) Boise (ID, USA) Casper (WY, USA) Lincoln (NE, USA) Indianapolis (IN, USA) Columbus (OH, USA) New York City (NY, USA)
Europa:
Dublin (Irland) Manchester (England) Hamburg (Deutschland) Gdańsk (Polen) Moskau (Russland)
Südhalbkugel:
Devonport (Australien) Christchurch (Neuseeland)
7Nordamerika:
Salt Lake City (UT, USA) Denver (CO, USA) Nashville (TN, USA) Richmond (VA, USA)
Europa:
London (England) Brüssel (Belgien) Dresden (Deutschland) Warschau (Polen) Südhalbkugel:
Melbourne (Australien) Wellington (Neuseeland)
8Nordamerika:
San Francisco (CA, USA) Las Vegas (NV, USA) Albuquerque (NM, USA) Dallas (TX, USA) Jackson (MS, USA) Atlanta (GA, USA)
Europa:
Paris (Frankreich) München (Deutschland) Wien (Österreich) Bratislava (Slowakei) Kiev (Ukraine)
Asien:
Astana (Kasachstan) Novosibirsk (Russland)
Südhalbkugel:
Perth (Australien) Sydney (Australien) Auckland (Neuseeland)
9Nordamerika:
Monterrey (Mexico) Miami (FL, USA)
Europa:
Madrid (Spanien) Marseille (Frankreich) Rom (Italien) Bukarest (Romania)
Asien:
Ulan Bator (Mongolei)
Südhalbkugel:
Alice Springs (Australien) Brisbane (Australien) Ushuaia (Argentinien) Kapstadt (Südafrika)

Möglichkeiten zur Polarlichtvorhersage

Mithilfe der folgenden Daten kannst Du eine Aussage treffen, ob es sich heute Nacht lohnt, nach Polarlichtern zu suchen. Viel Spaß beim Ausschau halten! Wenn Du Erfolg hast, freuen wir uns über den Post eines schönen Polarlichtfotos.

Solarer Strahlungsfluß

(NORMAL=keine Flares, ACTIVE=aktive Flares, M CLASS FLARE=Flares der M-Klasse, X CLASS FLARE= Flares der X-Klasse, MEGA FLARE!=Mega Flare)

Flare = Röntgenstrahlenausbruch auf der Sonne
Steht die Anzeige auf X CLASS FLARE oder auf MEGA FLARE! ist bei uns sichtbares Polarlicht wahrscheinlich, wenn die Polarlichtaktivität gleichzeitig auf STORM steht.

Geomagnetisches Feld

(QUIET=Kp<4, UNSETTLED=Kp=4, STORM=Kp>4)

Die Polarlichtaktivität basiert auf dem Kp-Index, der ein Maß für die Auftrittswahrscheinlichkeit von Polarlicht ist. Für bei uns sichtbares Polarlicht sollte der Kp-Index auf STORM und der solare Strahlungsfluß auf X Class FLARE oder MEGA Flare stehen.

Die kleinen Grafiken in dieser Tabelle werden von N3KL.ORG importiert. Sie werden ständig aktualisiert. © N3KL.ORG. Wenn keine oder keine aktuellen Grafiken erscheinen, ist der Server von N3KL gestört oder dem N3KL wurden keine Daten vom NOAA SWPC übermittelt

Wenn Du Dir mithilfe eines Raspberry Pi selber einen “AuroraPi” zur Polarlichtvorhersage basteln willst, dann kannst Du Dich hier auf unserer Website informieren.

Tipps
Hier für den Aurora-Alarm von SpaceWeatherLive.com registrieren. Es ist eine Benachrichtigung per Twitter oder per email möglich.

 

Matthias

Nordlandverrückt und gerne draußen unterwegs. Oft mit zu viel und zu schwerer Fotoausrüstung. Könnte das ganze Jahr im Reisemobil unterwegs sein, wenn die Arbeit nicht wäre...

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