Eine pechschwarze Nacht, irgendwo im hohen Norden. Eiskalte Luft, über dir funkeln tausend Sterne in absoluter Stille. Und dann passiert es. Ein zarter grüner Hauch am Horizont, fast wie ein Pinselstrich. Minuten später explodiert der Himmel förmlich. Majestätische Lichtvorhänge tanzen über das Firmament, pulsieren in Wellen, wechseln die Farbe von giftgrün zu tiefem Violett.
Ein kosmisches Ballett. Das ist die Aurora Borealis, das Nordlicht. Ein Schauspiel, das einem den Atem raubt. Aber hinter dieser Magie steckt knallharte Physik, ein gewaltiger kosmischer Tanz. Die Entstehung der Polarlichter ist eine epische Geschichte, die nicht hier bei uns beginnt, sondern 150 Millionen Kilometer entfernt, im glühenden Herzen unserer Sonne. Es ist eine Story über Sonnenstürme, einen unsichtbaren Schutzschild und eine explosive Kollision am Rande des Weltalls.
Denn diese Lichter sind keine simple Dekoration. Sie sind der lebende, leuchtende Beweis für das ständige Kräftemessen zwischen Sonne und Erde. Um das zu kapieren, müssen wir eine Reise machen. Vom brodelnden Kern der Sonne bis in die höchsten Schichten unserer eigenen Atmosphäre.
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Das Wichtigste in Kürze
- Alles beginnt bei der Sonne: Sie schleudert unentwegt einen Strom geladener Teilchen, den Sonnenwind, ins All. Ohne ihn gäbe es keine Lichtershow.
- Die Erde wehrt sich: Unser Planet hat ein Magnetfeld, das wie ein unsichtbarer Schutzschild wirkt. Es lenkt den Sonnenwind ab, aber ein paar Teilchen schlüpfen an den Polen durch.
- Ein himmlisches Feuerwerk: Diese durchgeschlüpften Teilchen krachen mit irrer Geschwindigkeit in die Gase unserer Atmosphäre (vor allem Sauerstoff und Stickstoff) und bringen sie so zum Leuchten.
- Farbenpracht am Himmel: Welche Farbe wir sehen, hängt vom getroffenen Gas und der Höhe des Crashs ab. Sauerstoff leuchtet grün und rot, Stickstoff sorgt für Blau- und Violetttöne.
Was hat unsere Sonne eigentlich mit den Lichtern am Nachthimmel zu tun?
Klingt erst mal komisch, oder? Die Sonne, die uns tagsüber wärmt, soll für ein Leuchten mitten in der Nacht verantwortlich sein? Aber ja, genau so ist es. Ohne unsere Sonne gäbe es keine Polarlichter. Sie ist die Quelle, der gigantische Motor, der dieses ganze Spektakel antreibt. Alles beginnt dort, mit einer Kraft, die so gewaltig ist, dass sie durch das gesamte Sonnensystem fegt.
Aber wie macht sie das? Die Sonne schickt uns ja nicht nur Licht und Wärme. Sie bombardiert uns regelrecht. Permanent schleudert sie einen Strom energiegeladener Teilchen ins All. Und genau dieser Strom ist der Schlüssel zum Geheimnis der Aurora. Man könnte ihn den Atem der Sonne nennen.
Was genau ist dieser Sonnenwind, von dem alle sprechen?
Wer an die Sonne denkt, hat oft eine ruhige, glühende Kugel im Kopf. Falsch gedacht. Unsere Sonne ist ein chaotisch brodelnder Ozean aus superheißem Gas – Plasma, wie die Physiker sagen. In ihrer äußeren Atmosphäre, der Korona, ist es Millionen Grad heiß. So heiß, dass die Atome in ihre Einzelteile zerrissen werden: positive Ionen und negative Elektronen. Normalerweise hält die gewaltige Schwerkraft der Sonne dieses ganze Chaos zusammen.
Doch die Korona ist so brutal energiereich, dass die Anziehungskraft der Sonne nicht ausreicht, um alle Teilchen festzuhalten. Es ist wie bei einem Topf mit kochendem Wasser, aus dem Dampf entweicht. Ständig reißt sich ein Strom dieser geladenen Teilchen los und schießt mit Karacho ins All. Das ist der Sonnenwind. Ein unsichtbarer, aber gewaltiger Plasmastrom, der von der Sonne wegfließt und an unserem Planeten vorbeirauscht. Und genau hier beginnt die Reise der Polarlichter.
Wie schnell reisen diese Teilchen durch das All?
Gemütlich ist anders. Der Sonnenwind ist unfassbar schnell. Im Schnitt rasen die Teilchen mit 400 Kilometern pro Sekunde durchs All. Das sind über 1,4 Millionen Kilometer pro Stunde! Und wenn die Sonne mal richtig schlechte Laune hat und einen koronalen Massenauswurf raushaut, kann die Geschwindigkeit auf über 8 Millionen km/h explodieren.
Verrückt.
Diese kosmische Fracht braucht deshalb nur zwei bis vier Tage für die 150 Millionen Kilometer bis zur Erde. Und wenn sie ankommt, trifft sie auf unsere erste Verteidigungslinie: ein unsichtbares Kraftfeld, das uns vor diesem Dauerfeuer schützt. Ohne diesen Schutzschild gäbe es hier kein Leben. Zumindest nicht so, wie wir es kennen.
Wie schützt uns die Erde vor diesem ständigen Bombardement aus dem All?
Unser Planet steht also unter ständigem Beschuss durch diesen Sonnenwind. Man könnte jetzt denken, diese Teilchen müssten doch einfach auf die Erde krachen. Tun sie aber nicht, zum Glück. Die Erde hat nämlich einen extrem effektiven, eingebauten Schutzmechanismus, der tief in ihrem Inneren entsteht. Wir können ihn nicht sehen, aber seine Wirkung ist für uns alle überlebenswichtig.
Er funktioniert wie eine gigantische, unsichtbare Seifenblase, die den Großteil des Sonnenwindes um uns herumlenkt. Nur ein winziger Teil der Teilchen schafft es, durchzukommen – und das auch nur an ein paar ganz bestimmten Schwachstellen.
Können wir uns das Erdmagnetfeld wie einen riesigen Schutzschild vorstellen?
Ja, „Schutzschild“ ist das perfekte Wort. Dieses Erdmagnetfeld, die Magnetosphäre, wird durch die Strömungen von flüssigem Eisen im Erdkern erzeugt. Dieser Dynamo-Effekt baut ein gewaltiges Magnetfeld auf, das sich Tausende von Kilometern in den Weltraum erstreckt. Auf der Tagesseite, die der Sonne zugewandt ist, wird es vom Sonnenwind plattgedrückt und reicht „nur“ etwa 65.000 Kilometer weit.
Auf der Nachtseite sieht es aber ganz anders aus. Dort wird das Magnetfeld vom Sonnenwind zu einem gigantischen Schweif auseinandergezogen, der Millionen von Kilometern lang ist – weit hinter dem Mond. Dieser Magnetschweif ist superwichtig für die Polarlichter. Er ist quasi ein riesiger Speicher für eingefangene Teilchen.
Warum werden die Teilchen ausgerechnet zu den Polen gelenkt?
Stellt euch das Magnetfeld der Erde wie bei einem einfachen Stabmagneten vor. Es hat einen Nord- und einen Südpol. Die Magnetfeldlinien treten am Südpol aus, machen einen riesigen Bogen um den Planeten und tauchen am Nordpol wieder ein. An den Polen bilden diese Linien eine Art Trichter.
Wenn jetzt die Teilchen des Sonnenwindes auf dieses Feld treffen, prallen die meisten ab. Einige wenige werden aber eingefangen und sausen dann an diesen Feldlinien entlang. Wie Wasser, das in einen Trichter gegossen wird, werden die energiegeladenen Elektronen und Protonen direkt zu den Polen geleitet. Und genau dort, ganz nah an der Atmosphäre, kommt es zum großen Finale.
Was passiert denn nun genau, wenn die Sonnteilchen auf unsere Atmosphäre treffen?
Okay, die Teilchen sind also da. Von der Sonne zur Erde gereist, vom Magnetfeld eingefangen und schnurstracks zu den Polen transportiert. Der letzte Akt in diesem kosmischen Theaterstück findet jetzt hoch über uns statt, in 80 bis 600 Kilometern Höhe. Hier krachen die Teilchen des Sonnenwindes mit unvorstellbarer Wucht in die Gasatome unserer Lufthülle.
Diese Kollisionen sind der magische Moment, in dem das Licht geboren wird. Es ist pure Energieübertragung. Die Gasteilchen werden für den Bruchteil einer Sekunde in einen aufgedrehten Zustand versetzt, bevor sie ihr farbenfrohes Geheimnis lüften.
Welches Geheimnis steckt hinter dem Leuchten?
Die Atome unserer Atmosphäre – vor allem Sauerstoff und Stickstoff – sind normalerweise ziemlich entspannt. Sie befinden sich in ihrem energiearmen Grundzustand. Wenn nun aber so ein Teilchen vom Sonnenwind angerast kommt, sagen wir ein Elektron, und auf so ein Atom knallt, dann überträgt es einen Teil seiner Energie. Stellt es euch wie den Anstoß beim Billard vor.
Diese Extra-Portion Energie versetzt das Atom in einen instabilen, „angeregten“ Zustand. Aber die Natur hasst Instabilität. Das Atom will diese überschüssige Energie so schnell wie möglich wieder loswerden. Und das tut es, indem es die Energie als winziges Lichtpaket, ein Photon, wieder ausspuckt. Wenn Milliarden über Milliarden Atome das gleichzeitig tun, sehen wir das als das fantastische Leuchten der Aurora am Himmel.
Warum sehen wir nicht nur eine einzige Farbe am Himmel?
Der Himmel leuchtet ja nicht nur in einer Farbe, sondern oft in einem ganzen Farbkasten. Das liegt einfach daran, dass unsere Atmosphäre ein Cocktail aus verschiedenen Gasen ist und die Zusammenstöße in verschiedenen Höhen stattfinden. Die Farbe, die ein Atom ausspuckt, ist quasi sein persönlicher Fingerabdruck. Sie hängt von zwei Dingen ab:
- Welches Gas wird getroffen? Sauerstoff und Stickstoff leuchten in komplett unterschiedlichen Farben, wenn man sie anregt.
- In welcher Höhe passiert der Crash? Je nachdem, wie dicht die Atmosphäre ist und wie viel Energie im Spiel ist, kann ein Atom unterschiedliches Licht aussenden.
Sauerstoff ist der Meister der häufigsten Farben: das berühmte Grün und das seltenere, geheimnisvolle Rot. Stickstoff ist für die Blau- und Violetttöne zuständig, die oft wie ein Saum am unteren Rand der Lichtvorhänge zucken.
Warum tanzen die Polarlichter so oft in Grün, aber Rot ist viel seltener?
Jeder kennt dieses fast schon unheimliche, leuchtende Grün. Es ist die absolute Standardfarbe der Aurora. Rote Polarlichter sind dagegen echte Exoten. Wenn man sie sieht, ist das oft ein Zeichen für eine besonders heftige Sonnenaktivität. Dieser Farbunterschied ist kein Zufall. Er hat handfeste physikalische Gründe, die mit unserer Atmosphäre und dem seltsamen Verhalten von Sauerstoffatomen zu tun haben.
Alles hängt von der Höhe ab. Es kommt ganz darauf an, wie tief die Teilchen von der Sonne in unsere Atmosphäre eindringen können. Je nach Einschlaghöhe bringen sie die Sauerstoffatome dazu, auf unterschiedliche Weise zu leuchten.
Ist grünes Licht einfacher zu erzeugen als rotes?
Könnte man so sagen, ja. Das grüne Licht entsteht in Höhen zwischen 100 und 240 Kilometern. Dort ist die Atmosphäre schon relativ dicht, es gibt also jede Menge Atome zum Kollidieren. Wenn ein Sauerstoffatom hier einen Treffer kassiert, braucht es nur 0,7 Sekunden, um ein grünes Photon abzufeuern und wieder zur Ruhe zu kommen. In der Welt der Atome ist das blitzschnell.
Das rote Licht ist da eine ganz andere Nummer. Es entsteht aus einem Sauerstoffatom, das viel mehr „Geduld“ braucht. Es dauert fast zwei volle Minuten, bis es ein rotes Photon aussendet. Das ist eine halbe Ewigkeit auf atomarer Ebene! Und das klappt nur in sehr, sehr großen Höhen, oberhalb von 240 Kilometern.
Welche Rolle spielt die Höhe der Kollision für die Farbe?
In diesen extremen Höhen über 240 Kilometern ist die Luft unglaublich dünn. Die Atome haben jede Menge Platz. Ein angeregtes Sauerstoffatom hat dort also die nötige Ruhe – eben diese zwei Minuten –, um ungestört sein rotes Licht auszusenden.
Tiefer unten, in der „grünen Zone“, ist viel mehr los. Die Atmosphäre ist dichter. Würde hier ein Sauerstoffatom in den „roten Zustand“ versetzt, würde es mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit mit einem anderen Teilchen zusammenstoßen, lange bevor seine zwei Minuten um sind. Bei so einem Zusammenstoß würde es seine Energie als Wärme abgeben, nicht als Licht. Deshalb kann rotes Polarlicht nur ganz oben entstehen, wo die Atome ihre Ruhe haben. Das macht es so selten. Stickstoffatome sind übrigens totale Sprinter – sie leuchten fast sofort und sind daher oft ganz unten zu sehen, manchmal unter 100 Kilometern.
Kann man die Formen und Bewegungen der Aurora vorhersagen?
Polarlichter stehen selten still. Sie flackern, sie pulsieren, sie jagen über den Himmel und malen die verrücktesten Formen – von sanften Bögen bis zu wild zuckenden Vorhängen, als hätte jemand eine riesige Lasershow gestartet. Diese ganze Dynamik ist kein Zufall. Sie ist das direkte Spiegelbild der unsichtbaren Kräfte, die da oben am Werk sind. Die Formen folgen exakt den Linien des Erdmagnetfeldes und reagieren auf jede noch so kleine Schwankung des Sonnenwindes.
Eine sekundengenaue Vorhersage ist zwar unmöglich, aber Wissenschaftler können die allgemeine Wahrscheinlichkeit und Stärke ziemlich gut einschätzen. Der Trick dabei ist, die Sonne ununterbrochen im Auge zu behalten.
Sind die tanzenden Vorhänge nur eine optische Täuschung?
Nein, diese berühmten, tanzenden Vorhänge sind absolut real. Sie entstehen, weil die geladenen Teilchen wie auf Schienen den gewundenen und gefalteten Linien des Magnetfeldes folgen. Stellt euch vor, ihr streut Glitzer über ein unsichtbares, verbogenes Gitter – der Glitzer würde die Form des Gitters nachzeichnen. Nichts anderes machen die Elektronen, wenn sie in die Atmosphäre stürzen.
Das wilde „Tanzen“, diese schnellen Bewegungen, sind das Ergebnis von Wellen und Störungen in der Magnetosphäre, die wiederum durch den unregelmäßigen Sonnenwind ausgelöst werden. Die Form der Aurora ist also nichts anderes als eine Live-Visualisierung des unsichtbaren, komplexen Magnetfeldes hoch über uns.
Wie beeinflusst die Sonnenaktivität die Intensität der Lichter?
Unsere Sonne ist nicht immer gleich aktiv. Sie durchläuft einen etwa 11-jährigen Zyklus mit ruhigen Phasen und echten Wutanfällen. Während des solaren Maximums ist ihre Oberfläche mit Sonnenflecken übersät und es kommt ständig zu heftigen Eruptionen – Sonneneruptionen und die gefürchteten koronalen Massenauswürfe (CMEs). So ein CME ist eine gigantische Wolke aus Plasma und Magnetismus, die mit irrer Geschwindigkeit ins All geschleudert wird.
Wenn so eine Wolke die Erde voll trifft, löst das einen geomagnetischen Sturm aus. Unser Magnetfeld wird quasi durchgeschüttelt und eine gigantische Ladung an Teilchen und Energie wird in die Atmosphäre gepumpt. Das Resultat sind die absolut spektakulärsten Polarlichter, die man sich vorstellen kann. Oft sind sie dann sogar viel weiter südlich zu sehen als normal. Die Vorhersage solcher Stürme ist ein wichtiger Teil der Weltraumwetterforschung, wie sie zum Beispiel das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreibt.
Gibt es Polarlichter eigentlich nur auf der Erde?
Unser blauer Planet ist nicht der einzige mit einer bunten Lichtershow am Himmel. Das Phänomen Aurora ist nämlich kein rein irdisches Vergnügen. Es ist ein universeller Prozess, der überall dort ablaufen kann, wo die richtigen Zutaten zusammenkommen: eine Atmosphäre, ein Magnetfeld und ein Strom geladener Teilchen, der darauf trifft. Astronomen haben mit riesigen Teleskopen wie dem Hubble-Teleskop schon absolut atemberaubende Polarlichter auf anderen Planeten unseres Sonnensystems entdeckt.
Diese außerirdischen Lichtshows sind genial, denn sie verraten uns eine Menge über die Magnetfelder und Atmosphären dieser fernen Welten. Sie sind der Beweis, dass die Physik überall im Kosmos nach den gleichen Regeln spielt.
Haben Jupiter und Saturn auch ihre eigenen Lichtshows?
Und was für welche! Jupiter, der unangefochtene König der Planeten, hat das stärkste Magnetfeld im ganzen Sonnensystem. Seine Polarlichter sind hunderte Male stärker als unsere und leuchten ununterbrochen. Sie sind so energiereich, dass sie vor allem im ultravioletten Licht strahlen, was unsere Augen leider nicht sehen können. Die Teilchen für Jupiters Aurora kommen übrigens nicht nur von der Sonne, sondern werden auch von seinen vulkanisch aktiven Monden, allen voran Io, ins All gespuckt.
Saturn, Uranus und Neptun – die anderen Gasriesen – haben ebenfalls beeindruckende Polarlichter. Jede Lichtershow ist einzigartig und geprägt von der jeweiligen Atmosphäre und dem Magnetfeld des Planeten.
Was ist mit dem Mars, unserem direkten Nachbarn?
Der Mars ist ein spannender Fall. Er hat heute kein globales Magnetfeld mehr wie die Erde. Sein innerer Dynamo ist schon vor Milliarden von Jahren erloschen. Sonden haben aber herausgefunden, dass es in der Kruste des Mars noch immer einzelne, stark magnetische Zonen gibt – quasi die Fossilien seines alten Schutzschildes.
Wenn der Sonnenwind auf diese lokalen „Magnet-Inseln“ trifft, können kleine, fleckige Auroras entstehen, die meist im UV-Licht leuchten. Sie sind nicht auf die Pole konzentriert, sondern tauchen überall dort auf, wo sich diese alten Magnetfelder verstecken. Ein faszinierender Blick in die stürmische Vergangenheit unseres Nachbarn.
Wo und wann habe ich die besten Chancen, dieses Spektakel selbst zu erleben?
So, jetzt wissen wir, wie die Physik dahinter funktioniert. Aber die wichtigste Frage für jeden Abenteurer lautet natürlich: Wo und wann kann ich das selbst sehen? Die Jagd nach der Aurora ist ein Geduldsspiel und braucht eine gute Portion Glück. Aber wenn man weiß, wann und wo man suchen muss, kann man seine Chancen drastisch erhöhen.
Es läuft alles auf eine einfache Formel hinaus: Sei zur richtigen Zeit am richtigen Ort, so weit weg von störenden Stadtlichtern wie nur möglich und mit freiem Blick nach Norden.
Muss ich wirklich in die Arktis reisen?
Für die wirklich guten, verlässlichen Shows: Ja, leider schon. Die Polarlichter tanzen am häufigsten in einem Ring um den magnetischen Nordpol, dem sogenannten „Aurora-Oval“. Dieses Oval liegt meistens zwischen dem 65. und 72. Breitengrad. Die besten Adressen für Polarlicht-Jäger sind daher:
- Der hohe Norden Norwegens (Tromsø ist ein Klassiker)
- Schwedisch- und Finnisch-Lappland
- Island (die ganze Insel ist super)
- Der Norden von Kanada und Alaska
Wenn die Sonne aber mal wieder einen ihrer Wutanfälle hat und einen schweren geomagnetischen Sturm zur Erde schickt, kann sich das Oval weit nach Süden ausdehnen. In solchen seltenen Nächten kann man Polarlichter mit viel Glück sogar in Deutschland sehen. Aber darauf sollte man seine Urlaubsplanung nicht aufbauen.
Welche Jahreszeit ist am besten für die Polarlichtjagd?
Die absolut wichtigste Zutat für eine erfolgreiche Polarlichtjagd ist Finsternis. Stockdunkel muss es sein. Deshalb ist die beste Reisezeit ganz klar zwischen Ende September und Ende März. In diesen Monaten sind die Nächte im hohen Norden lang und finster. Im Sommer geht dort oben die Sonne ja kaum unter, da hat man keine Chance.
Ein kleiner Geheimtipp: Die Zeit um die Tagundnachtgleichen im September/Oktober und im März/April ist oft besonders gut. Statistisch gesehen gibt es dann mehr geomagnetische Aktivität. Man bekommt also nicht nur dunkle Nächte, sondern oft auch eine aktivere Aurora. Aber am Ende hängt alles vom Wetter (klare Sicht ist Pflicht!) und der aktuellen Laune der Sonne ab.
Die Entstehung der Polarlichter ist also weit mehr als nur ein hübsches Leuchten. Sie ist die vielleicht schönste Demonstration der engen, wilden Beziehung zwischen unserer Sonne und der Erde. Was als unsichtbarer Sturm 150 Millionen Kilometer entfernt beginnt, endet als lautloses, farbenprächtiges Ballett direkt über unseren Köpfen. Eine ziemlich coole Erinnerung daran, dass wir Teil eines riesigen, dynamischen Kosmos sind. Jedes Mal, wenn die grünen Vorhänge über den Himmel zucken, sehen wir das große Finale einer epischen Reise. Eine perfekte Mischung aus knallharter Physik und purer Magie.
Häufig gestellte Fragen – Entstehung der Polarlichter
Auf welchen anderen Planeten im Sonnensystem sind Polarlichter sichtbar und warum sind diese unterschiedlich?
Polarlichter wurden bereits auf anderen Planeten wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun entdeckt. Diese Planeten verfügen ebenfalls über Magnetfelder und Atmosphären, die durch Sonnenwindteilchen zum Leuchten gebracht werden. Die Intensität, Farbe und Form der Polarlichter variieren je nach Atmosphäre, Magnetfeld und Quellort der geladenen Teilchen.
Wie schützt uns das Erdmagnetfeld vor den geladenen Partikeln des Sonnenwinds?
Das Erdmagnetfeld, auch Magnetosphäre genannt, wirkt wie ein Schutzschild gegen den Sonnenwind. Es lenkt die geladenen Teilchen um die Erde herum, nur wenige gelangen durch spezielle Schwachstellen in die Atmosphäre, vor allem an den Polen, wo die Polarlichter entstehen.
Was ist Sonnenwind und wie schnell reisen die Teilchen?
Der Sonnenwind ist ein Strom aus geladenen Teilchen, der von der Korona der Sonne ins All ausgestoßen wird. Diese Teilchen rasen im Durchschnitt mit einer Geschwindigkeit von etwa 400 Kilometern pro Sekunde, können aber bei besonders aktivem Sonnenverhalten auch bis zu 8 Millionen km/h erreichen. Sie brauchen nur wenige Tage, um die Erde zu erreichen.
Welche Rolle spielt die Sonne bei der Entstehung der Polarlichter?
Die Sonne ist die treibende Kraft hinter den Polarlichtern durch ihren kontinuierlichen Sonnenwind, einen Strom geladener Teilchen. Dieser Sonnenwind trifft auf das Magnetfeld der Erde und führt zu den Kollisionen, die die Lichter am Himmel erzeugen. Ohne die Sonnenaktivität gäbe es keine Polarlichter.
Was ist die Aurora Borealis und wie entsteht sie?
Die Aurora Borealis, auch bekannt als Nordlicht, ist ein faszinierendes lichtspektakuläres Phänomen, das durch die Kollision geladenen Teilchens des Sonnenwinds mit der Atmosphäre der Erde entsteht. Diese Partikel treffen auf die Gase in der Atmosphäre, insbesondere Sauerstoff und Stickstoff, und regnen Licht in verschiedenen Farben ab, was die leuchtenden Vorhänge am Himmel erzeugt.
