Wissenschafts-Ratgeber
Wie entstehen die Nordlichter?
Die Nordlichter sind das sichtbare Ergebnis davon, wie der Atem der Sonne auf unseren Planeten trifft. Geladene Teilchen strömen von der Sonne aus, das Magnetfeld der Erde lenkt einen Teil von ihnen zu den Polen, und wenn sie in die dünne Luft hoch über uns krachen, leuchtet der Himmel. Hier ist die ganze Kette, vom Stern bis zum Himmel.
Die kurze Antwort
Die Nordlichter entstehen, wenn geladene Teilchen von der Sonne mit Gasen in der oberen Atmosphäre der Erde zusammenstoßen. Das Magnetfeld der Erde lenkt diese Teilchen zu den magnetischen Polen, sodass die Zusammenstöße — und das Leuchten — einen Ring um jeden Pol bilden. Sauerstoff- und Stickstoffatome, durch den Aufprall angeregt, geben diese Energie als Licht ab: meist das vertraute Grün, manchmal Rot, Rosa oder Violett.
Es beginnt bei der Sonne
Die Sonne stößt ständig einen Strom elektrisch geladener Teilchen aus — überwiegend Elektronen und Protonen — den sogenannten Sonnenwind. Er weht ununterbrochen mit rund 400 km/s an der Erde vorbei. Zwei Dinge machen ihn böiger und das Polarlicht stärker:
- Koronale Löcher — Lücken in der Sonnenatmosphäre, die einen schnelleren, dichteren Wind entweichen lassen, oft in einem sich wiederholenden ~27-Tage-Muster, während die Sonne rotiert.
- Koronale Massenauswürfe (CMEs) — gewaltige Eruptionen, die eine Milliarde Tonnen geladenes Gas ins All schleudern. Ist einer auf die Erde gerichtet, trifft er ein bis zwei Tage später ein und kann einen schweren geomagnetischen Sturm auslösen.
Wie aktiv die Sonne ist, steigt und fällt über einen ~11-jährigen Zyklus. Wir befinden uns in einer starken Phase des Sonnenzyklus 25, weshalb die mittleren 2020er so viele große Schauspiele gebracht haben.
Das Magnetfeld der Erde fängt ihn ein
Die Erde ist ein riesiger Magnet, umhüllt von einer magnetischen Blase namens Magnetosphäre. Sie lenkt den größten Teil des Sonnenwindes um den Planeten herum — was gut ist, denn dieser Schild schützt das Leben vor der Strahlung. Doch das Feld ist keine perfekte Mauer.
Wenn das eingebettete Magnetfeld der Sonne nach Süden zeigt (die „Bz“-Komponente, auf die Polarlichtbeobachter so versessen sind), verbindet es sich mit dem Erdfeld in einem Prozess namens magnetische Rekonnexion. Das öffnet eine Tür: Energie und Teilchen aus dem Sonnenwind strömen in die Magnetosphäre und werden auf ihrer langgezogenen Nachtseite gespeichert. Wird diese gespeicherte Energie plötzlich freigesetzt, werden Teilchen die Magnetfeldlinien der Erde hinab beschleunigt — die auf den magnetischen Polen zusammenlaufen. Deshalb lebt das Polarlicht in hohen Breiten.
Das Leuchten: Teilchen treffen die Luft
- Ein Elektron spiralt eine Magnetfeldlinie hinab in die obere Atmosphäre.
- Es prallt auf ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom und hebt es auf ein höheres Energieniveau.
- Das Atom fällt zurück und gibt die Differenz als Photon ab — ein winziger Lichtblitz.
Diese beschleunigten Teilchen — vor allem Elektronen — spiralen die Feldlinien hinab und prallen auf Atome und Moleküle von Sauerstoff und Stickstoff in etwa 100 bis 300 km Höhe. Jeder Zusammenstoß hebt ein Elektron im Atom auf ein höheres Energieniveau. Einen Moment später fällt es zurück, und das Atom gibt die Differenz als winzigen Lichtblitz ab — ein Photon. Multipliziere das mit unzähligen Zusammenstößen, und du erhältst einen Lichtvorhang. Die senkrechten Strahlen und Falten, die du siehst, zeichnen die unsichtbaren Magnetfeldlinien nach, auf denen die Teilchen reiten.
Warum die Farben?
Die Farbe hängt davon ab, welches Gas getroffen wird und wie hoch oben — denn die Dichte der Luft, und welche Atome Licht abgeben können, bevor sie an einen Nachbarn stoßen, ändert sich mit der Höhe.
| Farbe | Gas & Höhe | Wann du sie siehst |
|---|---|---|
| Grün | Sauerstoff, ~100–250 km | Mit Abstand am häufigsten — die klassischen leuchtenden Vorhänge. |
| Rot | Sauerstoff, über ~200 km | Die hohen Spitzen großer Schauspiele und tiefrotes Leuchten bei starken Stürmen. |
| Rosa / Magenta | Stickstoff, unterer Rand | Schnell bewegte Säume am unteren Rand eines aktiven Polarlichts. |
| Blau / Violett | Stickstoff, unter ~100 km | Die energiereichsten Schauspiele und Polarlicht, das noch Sonnenlicht einfängt. |
Dein Auge nimmt Grün am leichtesten wahr und tut sich mit blassen Farben im Dunkeln schwer, sodass ein Schauspiel, das dir grau-grün erscheint, auf einer Kamera in Rosa und Violett aufflammen kann. Die volle Farbpalette — und was STEVE ist — findest du unter Polarlicht-Farben erklärt.
Warum ein Oval um die Pole?
Weil die Teilchen den Magnetfeldlinien folgen, bildet das Polarlicht einen Ring — den Polarlichtoval —, der um jeden magnetischen Pol zentriert ist, nicht um den geografischen. Je stärker der Sturm, desto weiter wächst dieser Oval und desto weiter schiebt er sich zum Äquator — genau das misst der Kp-Index. Deshalb entscheidet auch deine geomagnetische Breite — nicht die auf der Karte — über deine Chancen; siehe wie weit das Polarlicht reicht.
Warum bewegt es sich und tanzt?
Das ruhige Polarlicht ist ein stetiger Bogen, doch während eines Substurms — der plötzlichen Freisetzung von Energie, die im Magnetschweif gespeichert ist — werden die Vorhänge heller, kräuseln sich und ziehen in Minuten über den Himmel. Dieses Tanzen ist die Magnetosphäre, die sich entlädt, und es ist der Moment, auf den jeder Jäger wartet.
Norden und Süden: borealis und australis
Dieselben Feldlinien erreichen beide Pole, sodass das Schauspiel auf beiden Hemisphären gleichzeitig stattfindet: die Aurora borealis im Norden und die nahezu spiegelgleiche Aurora australis im Süden. Es ist ein Phänomen mit zwei Namen — deshalb behandeln wir beide Hemisphären.
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