Ph 12

Umwelt

Polarlicht


Das Polarlicht ist seit der Antike wohlbekannt. Es tritt in Form von farbigen Bändern, Fäden, Fahnen, Flammen und Vorhängen im wesentlichen in den nördlichen Breiten auf, kann aber auch bei uns beobachtet werden.
Den Mythen der Eskimos nach wird das Polarlicht dadurch hervorgerufen, dass die Geister der Verstorbenen am Himmel ein Ballspiel abwickeln, wobei ein hin und her geworfenen Walrossschädel das Leuchten erzeugt.

Eine andere frühere Vorstellung, die aufs erste recht plausibel klingt, ging davon aus, dass es sich bei dem in Höhen zwischen 100 bis 1000 km abspielenden Ereignis um Sonnenlicht handelt, das an Eiskristallen in der Atmosphäre reflektiert und in seine Bestandteile zerlegt wird. Dies konnte Anders Jonas Ångström 1888 wiederlegen, da er wesentliche Unterschiede zwischen dem Licht des Polarlichts und dem Sonnenlicht nachwies. Er analysierte das Spektrum des Polarlichtes und verglich es mit dem der Sonne. Dabei kam er zu dem Ergebnis, dass viele Wellenlängen, die im Sonnenspektrum vertreten sind, im Spektrum des Polarlichts völlig fehlten. Dadurch konnte ausgeschlossen werden, dass es sich dabei um reflektiertes Sonnenlicht handelt.

Heute weiß man, dass Polarlichter durch die Sonnenwind genannte Teilchenstrahlung, die hauptsächliche aus Elektronen und Protonen hervorgerufen wird. Diese von der Sonne ausgehende Teilchenstrahlung (nicht Licht) trifft auf das erdmagnetischen Feld und verbiegt dieses, so dass das erdmagnetische Feld zur Sonnenabgewandten Seite wie ein Kometenschweif hinausgedrückt wird.

Die Magnetosphäre der Erde

Die dunklere Seite der Erdkugel stellt die Nachtseite dar, die hellere die Tagseite. Man sieht auf die Abendseite des Nordlicht-Ovals. Die Morgenseite ist nicht sichtbar, da sie auf der dem Betrachter abgewandten Seite der Erde liegt.
Bugstoßwelle ist die Region, an der die Sonnenwindteilchen die erst große Abbremsung erfahren.
Magnetopause ist die Region, an der Erdfeld und Sonnenwindfeld etwa gleich stark sind.

Auf die Elektronen und Protonen wirkt die Lorentzkraft des Magnetfeldes , das aus dem vom Sonnenwind verschobenen Feld der Sonne und dem Erdfeld resultiert. Protonen und Elektronen werden aufgrund ihrer unterschiedlichen Ladung in verschiedene Richtungen abgelenkt. Aus Erdsicht sähe man, wie die Protonen nach rechts und die Elektronen nach links abgelenkt werden. Das im hohen Norden einmündende Magnetfeld lässt eine negative und eine positive Ladungswolke entstehen. Der negative Ladungspol liegt auf der Abendseite, der positive auf der Morgenseite. Zwischen diesen Ladungswolken baut sich in der Magnetosphäre ein elektrisches Feld auf, wodurch eine Art natürlicher Polarlichtgenerator entsteht.

Quelle Polarlichtseite Leidmann


Da in der Magnetosphäre noch einzelne Luftmoleküle vorhanden sind, die durch die UV-Strahlung der Sonne und den Sonnenwind ionisiert werden, fließt ein Strom zwischen den beiden Ladungspolen, und zwar von der Morgenseite ( + Pol) zur Abendseite ( - Pol).
Dies ist der eine Teil, wie durch das Magnetfeld Ladungsbewegungen (unten Elektronen und Protonendrift bezeichnet) in der Magnetosphäre entstehen.
Ein anderer ist das Einfangen geladener Teilchen im inneren Magnetfeld der Erde. Sowie Elektronen oder Protonen in diesen Bereich (Van Allen Gürtel) kommen werden sie wie in einer magnetischen Flasche festgehalten und gelangen nur in Polnähe in die obere Atmosphäre.

Sowie die Elektronen und Protonen in die Atmosphäre gelangen, regen sie die Luftmoleküle wie beim Versuch mit dem Fadenstrahlrohr zum Leuchten an. Dies geschieht gewöhnlich zwischen 65 und 400 km Höhe, bei erdmagnetischen Stürmen wird es gelegentlich bis 1200 km beobachtet.
Die Aufnahmen wurden von der Raumfähre Discovery gemacht, die im Auftrag des US Verteidigungsministeriums untersuchen sollte, wie die Polarlichter die Frühwarnsysteme für Interkontinentalraketen stören können.

Eine Raumfähre flog sogar einmal durch ein Polarlicht hindurch. Während der Durchquerung sahen die Astronauten Lichtblitze, auch wenn sie ihre Augen geschlossen hielten. Die geladenen Teilchen gingen durch die Wände der Raumfähre und den Augapfel, reagierten mit Atomen des Körpers und erzeugten dabei die Blitze.

Quelle : fh-wiesbaden

Wer mehr Bilder und zusätzliche Information sucht, findet diese auf der Aurora-Seite der University of california

zur magnetischen Flasche
Bahnen im B-Feld