Nordlichter

Aurora Boralis über Kiruna

Aurora Boralis über Kiruna am 27.09.2010

Polarlichter, Nordlichter, Aurora borealis, das Phänomen hat viele Namen. In diesem Artikel versuche ich kurz zu erklären, was Polarlichter sind, ob sie gerade aktiv sind (live!) und wie man versuchen kann sie vorherzusagen.
Inhaltsverzeichnis

  1. Allgemeines
  2. Aktuelle Aktivität
  3. Vorhersagen

Allgemeines


Nordlichter von der ISS aus fotografiert; Source: commons.wikimedia.org

Wenn wir Nordlichter sehen, treffen geladene Teilchen der Sonnenwinde, auf die Magnetosphäre der Erde, die uns vor diesen Teilchen, wie z.B. Elektronen, Protonen und einigen Ionen schützt. Dadurch werden Teilchen der obersten Atmosphäre angeregt und fluoreszieren in vielen verschiedenen Farben. Sauerstoffatome, die in 100 km Höhe angeregt werden entsenden grünes Licht, in 200 km angeregt rotes Licht und wenn bei starken Sonnenwinden sogar Stickstoffatome angeregt werden, so leuchten diese violett bis blaues Licht aus.

Satellitenbild des Aurora-Rings; Foto: Wikimedia Commons

Es gibt im Internet einige Seiten, die aufgrund der Aktivität der Sonnenwinde berechnen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit für Nordlichter ist. Entgegen der allgemeinen Vorstellung ist es nicht so, dass zu bestimmten Jahreszeiten die Lichter besser oder schlechter zu sehen sind, es darf einfach nur nicht bewölkt sein und muss dunkel sein (Lichtsmog der Städte stört eindeutig). Jedoch gibt es bestimmte Zeiten, in denen das Polarlichtoval besonders nah an Schweden heranreicht (Magnetischer Pol ≠ Geometrischer Pol) und das ist etwa um 2 Uhr (Winterzeit, MEZ).

Aktuelle Aktivität:

Polarlichtaktivität der letzten 24 Stunden (Bewegungen im Magnetfeld): Status
  • Quiet: Kp < 4
  • Unsettled: Kp = 4
  • Storm: Kp > 4
  • From n3kl.org

    Der sogenannte Kp-level ist ein logarithmischer Wert um Störungen im Magnetfeld der Erde zu beziffern, je höher er ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit Polarlichter sehen zu können. Ab einem Level von 3 kann man Glück haben, und in Umeå Polarlichter sehen. Ab einem Level von 7 ist sie sogar in Lüneburg zu sehen, das gab es dieses Jahr sogar einmal, als zwei Sonnenflecken gleichzeitig Teilchen in den Raum sandten. Ab einem Wert von 9-10 sind Polarlichter dann auch in Freiburg sichtbar, was aber extrem unwahrscheinlich ist. Hier gibt es eine Analyse der jeweils letzten 3 Stunden.

    Die Grafik, mithilfe derer schon die meisten Polarlichter hier gesichtet wurden ist die des IPS Australien. Dargestellt ist die Geschwindigkeit es Sonnenwindes (X-Achse) und die Richtung des interplanetaren Magnetfeldes (Y-Achse). Je weiter die Linie nach unten rechts (roter Bereich) geht, um so größer die Polarlichtchancen. Die Farbe des Punktes innerhalb von dem Quadrat zeigt die Teilchendichte des Sonnenwindes an. Gelb bedeutet eine Teilchendichte zwischen 5 und 9, Rot eine Teilchendichte ab 10. Bei Werten unter 5 ist die Farbe grün.

    Sonnenwind/Magnetfeld

    Sonnenwind/Magnetfeld; Source: http://www.ips.gov.au/Solar/1/4

    Die folgende Grafik zeigt den sogenannten „Activity-Level“ des aktuellen Aurora Ovals. Ich weiß leider nicht genau, wie dieser Wert umgerechnet wird. Die Skala reicht von 0 bis 10. Der Wert 9 entspräche etwa einem Kp-Index von 5. Wer sich noch sehr viel genauer informieren will, sollte sich diese Seite hier ansehen.

    Aktuelle Polarlichtaktivität

    Aktuelle Polarlichtaktivität; Source: http://www.swpc.noaa.gov/pmap/index.html

    Um Touristen in die Nordnorwegische Stadt Tromsö (etwa 400-500 km nördlich von Umeå) zu locken, bietet die Stadt live Webcams (nur Nachts an) von Tromsö, Kiruna (dort steht das berühmte Eishotel) und Sodankylas an. Sieht man dort starke Nordlichter, ist die Wahrscheinlichkeit nicht gering auch hier welche am Horizont zu entdecken:

    Der Himmel Kirunas

    Der Himmel Kirunas (Schweden) im Moment

    Der Himmel Tromsös im Moment

    Der Himmel Tromsös (Norwegen) im Moment

    Der Himmel Sodankylas (Finnland) im Moment

    Der Himmel Sodankylas (Finnland) im Moment

    Vorhersagen:

    Wie schon gesagt, das Auftreffen von Teilchen der Sonnenwinde auf die Atmosphäre führt zu Polarlichtern. Die einfachste Möglichkeit einigermaßen präzise Polarlichter nachzuweisen ist es also festzustellen, ob Sonneneruptionen stattgefunden haben. Bei den sogenannten Flares wird zusätzlich zu den Teilchen, die einige Tage zur Erde brauchen auch Röntgenstrahlung abgegeben, die sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegt. Je stärker die Sonneneruption, desto stärker die Röntgenstrahlung, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass bald Polarlichter zu sehen sind.

    Röntgenstrahlung: Status

    Die Seite des Geophysikalischen Instituts Alaskas bietet einen Forecast-Service mit den Kp-Leveln und einer Landkarte für die nächste Woche an, das ich am liebsten hier einbinden würde, was ich aber leider noch nicht geschafft habe.

    Auch der Wetterservice Norwegens bietet einen ähnlichen Service an.

    Längerfristigere Vorhersagen sind möglich, indem man die Feldlinien des Interplanetarischen Magnetfelds (IMF) im Solarwindplot interpretiert.

    Nicht ganz einfach zu verstehen ist das Rotieren der Magnetfeldlinien im interplanetaren Raum. Sie bleiben mit der Sonne verbunden und rotieren mit ihr mit. Stellt es euch einfach so vor wie ein riesiger „Sonnenwind“-Gartensprenger. Sein Strahl ist durch die Rotation gekrümmt und der Strahl (Sonnenwind) folgt den Magnetfeldlinien der Sonne (IMF). Wen die Physik der Sonne, deren Magnetfeld und die Sonnenwinde interessiert, sollte sich diese Seite mal ansehen.

    Wie schon im ACE-Plot bedeutet ein negativer Bz-Vektor eine hohe Wahrscheinlichkeit für Polarlichtsichtungen. Wie jeder Stabmagnet hat das Magnetfeld der Sonne einen Süd- und einen Nordpol. Trifft eine Magnetfeldlinie der Sonne auf das Magnetfeld der Erde, in möglichst entgegengesetzter Polarisierung (je steiler der Winkel, desto negativer der sogenannte Bz-Wert), kommt es zur starken Beeinflussung der Teilchen in der Magnetosphäre und damit zu deren Anregung. In diesem Blot werden engegengesetzte Magnetfeldlinien rot dargestellt (für die Vorhersage einfach auf „2 AU IMF“ klicken).
    Dichte rote Linien, nah beieinander kann bedeuten -> Hohe Aktivität.

    Die Zeit wird in der UT angezeigt. Das heißt, dass man in der Sommerzeit 2 und in der Winterzeit eine Stunde draufrechnen muss.

    Solar Wind ©Geophysical Institut Alaska

    Solar Wind ©Geophysical Institut Alaska

    Sobald ich selbst Nordlichter sehen werde, lade ich sie hier hoch. Wer dennoch sehen will, wie das so aussehen kann, bei Google gibt es sicher eine Million Bilder…

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