AhA: Warum leuchten Polarlichter?

Siorapaluk ist eine der nördlichsten Siedlungen der Erde. Für die etwa 80 Einwohner der Gemeinde geht nächste Woche die Polarnacht zu Ende. Knapp 1400 Kilometer vom Nordpol entfernt, ist es dort oben in Grönland nicht nur kalt. Im Winter lässt sich die Sonne monatelang nicht blicken.

Nur gelegentlich durchbricht ein Feuerzauber die Tristesse: ein grün oder rot schimmerndes Leuchten am Himmel. Dieses Polarlicht ist ein Zeichen dafür, dass es die Sonne doch noch gibt. Aber anders als Forscher lange Zeit glaubten, handelt es sich dabei nicht um Reflexionen des Sonnenlichts an Wolken oder Eiskristallen.

Die Sonne sendet außer Licht auch einen Partikelstrom aus. Erst vor 50 Jahren konnte die Existenz dieses Sonnenwinds mit Hilfe von Raumsonden nachgewiesen werden. Er besteht vor allem aus geladenen Teilchen: Protonen, Heliumkernen und Elektronen, die mit 400 bis 800 Kilometern pro Sekunde auf die Erde zu rasen.

Das irdische Magnetfeld schirmt uns vor dem Sonnenwind ab. „Die Erdmagnetosphäre wirkt wie ein Schutzkäfig“, erläutert Eckart Marsch vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau. „Sie lenkt die Partikel entlang der Magnetfeldlinien um den Globus herum.“ Das Magnetfeld ähnelt dem eines Stabmagneten. Zwar fallen die Magnetpole, auf die ein x-beliebiger Kompass zeigt, nicht mit dem geografischen Nord- und Südpol zusammen. Doch weicht ihre Lage nur um zehn Grad von der Erdachse ab. Deshalb treten die Magnetfeldlinien in den Polargebieten aus und ein.

Wenn der Sonnenwind heftig weht und das Erdmagnetfeld kräftig durchschüttelt, können Partikel bis in die Atmosphäre gelangen. Dann dringen sie entlang der Feldlinien über den Polen tief in die Lufthülle ein und stoßen mit Luftmolekülen zusammen. „Nun geschieht das, was in jeder Leuchtstoffröhre passiert“, sagt der Sonnenphysiker. „Die Moleküle werden zum Leuchten angeregt.“ Kollisionen mit Sauerstoff in geringer Höhe bringen ein gelb-grünliches Polarlicht hervor. Zusammenstöße in höheren Luftschichten und mit anderen Molekülen führen zu einem anderen Farbspiel.

Bei starker Sonnenaktivität sind Polarlichter manchmal auch in Deutschland zu sehen. Und es gibt sie nicht nur auf der Erde. Auf Bildern, die die Raumsonde „Cassini“ zur Erde geschickt hat, ist ein ähnliches Leuchten über den Polen des Planeten Saturn zu erkennen. Thomas de Padova