Wenn du dich schon immer gefragt hast, was die Polarlichter verursacht, bist du hier genau richtig. Lies weiter, um mehr über die Sonnenaktivität, Alfven-Wellen und die magnetische Schweifregion zu erfahren. Diese Phänomene werden oft auf der Nordhalbkugel beobachtet, während Polarlichter auf der Südhalbkugel zu sehen sind.
Alfven-Wellen
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Elektronen in der Atmosphäre während des Polarlichts bewegen, wird durch ein Ereignis verursacht, das Alfven-Wellen genannt wird. Es wird angenommen, dass die Wellen Elektronen auf bis zu 72 Millionen km/h beschleunigen können. Dies ist jedoch nicht bewiesen. Nichtsdestotrotz haben weltraumgestützte Instrumente die Wellen, die sich über dem Polarlicht bewegen, entdeckt. Bis jetzt wissen wir nicht, ob die Wellen Polarlichter verursachen oder auslösen.
Eine neue Studie legt nahe, dass diese Wellen Elektronen beschleunigen und so das Polarlicht erzeugen. Die Studie wurde an der UCLA’s Basic Plasma Science Facility durchgeführt, einer von der National Science Foundation und dem US-Energieministerium unterstützten Forschungseinrichtung. Ziel der Forscher war es, die Bedingungen über der Aurora im Labor nachzustellen. Die Forscher fanden heraus, dass die Wellen für das Leuchten der Aurora verantwortlich sind.
Die langwelligen Alfven-Wellen überleben den Punkt der Wiedervereinigung und breiten sich weit vom Ort der Wiedervereinigung aus. Dadurch können sie genug Energie transportieren, um Polarlichtphänomene an den Polen zu verursachen. Das macht sie zu einer wichtigen Energiequelle für den Polarlichthimmel.
Eine Alfven-Welle kann Elektronen bis auf z = 5,27 m beschleunigen. Die Übertragung der Energiedichte von der Alfven-Welle auf resonante Elektronen kann mit Hilfe der linearen Vlasov-Maxwell-Dispersionsbeziehung berechnet werden. Die Alfven-Wellen erzeugen ein paralleles elektrisches Feld mit Landau-Resonanz.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen die Polarlichter schon seit Jahrzehnten. Mit Hilfe des Polar- und des FAST-Satelliten haben sie die Polarlichter und die elektromagnetischen Wellen, die sie verursachen, untersucht. Die Forscher haben auch Laborsimulationen von Polarlichtern durchgeführt. Am LPD der UCLA haben die Forscher eine 20-Meter-Kammer und starke Magnetfeldspulen aufgebaut. Das erzeugte Plasma war dem eines Polarlichts sehr ähnlich.
Das Polarlicht ist zwar das ganze Jahr über sichtbar, aber die beste Zeit, um es zu beobachten, ist die Herbst- und Frühjahrstagundnachtgleiche. Aber auch in niedrigeren Breitengraden kann man gelegentlich ein Polarlicht sehen.
Sonnenflecken
Sonnenflecken sind natürliche Ereignisse, die große Auswirkungen auf das Klima der Erde haben. Einer der wichtigsten Faktoren, den sie beeinflussen, ist die Menge des Sonnenwindes, die in die Magnetosphäre der Erde eintritt. Auch wenn Sonnenflecken das Wetter nicht beeinflussen können, können sie die Häufigkeit und Stärke von Polarlichtern erheblich beeinflussen. Die magnetische Aktivität der Sonne spielt auch eine wichtige Rolle dabei, ob wir Nordlichter sehen oder nicht.
Die Sonnenfleckenaktivität variiert von einem Sonnenzyklus zum anderen. Während eines Sonnenminimums sind die Sonnenflecken nicht so zahlreich. Während eines Sonnenmaximums ist die Sonne am aktivsten, und die Polarlichter sind dann am spektakulärsten. Während des Sonnenminimums hingegen ist es ruhiger und die Polarlichter treten seltener auf.
Die Sonnenflecken verursachen Polarlichter, indem sie das Magnetfeld der Sonne stören, das den Sonnenwind erzeugt. Dieser Ausstoß von Sonnenteilchen erzeugt eine Rückkopplungsschleife, die zu einer starken Aurora auf der Erde führt. In Zeiten hoher Sonnenaktivität können die Sonnenwinde viel größer und intensiver sein.
Der große Sonnenfleck AR2936 hat seine Größe am vergangenen Wochenende vervierfacht und wird am 30. Januar einen auf die Erde gerichteten koronalen Massenauswurf auslösen. Die geladenen Teilchen von der Sonne werden mehrere Tage brauchen, um die Erde zu erreichen. Während dieser Stürme können Polarlichter über dem Polarkreis auftauchen.
Auch Sonneneruptionen tragen zur Intensität der Polarlichter bei. Diese Teilchen, die durch die Sonnenaktivität verursacht werden, treffen auf die Erdatmosphäre und folgen unsichtbaren magnetischen Linien, die auf der Erde Polarlichter verursachen. Tagsüber sind diese Lichter nur in hohen Breitengraden sichtbar.
Diese Woche könnte ein starker geomagnetischer Sturm Polarlichter an den nördlichen Himmel bringen. Das Nordlicht könnte von Neuengland, den Großen Seen, West-Oregon und West-Washington aus zu sehen sein, wenn keine Wolken dazwischen kommen. Die Wettervorhersage für Donnerstag und Freitag im Norden der USA ist nicht so gut, aber ein Blick lohnt sich trotzdem.
Obwohl Polarlichter für Menschen nicht schädlich sind, können die elektrisch geladenen Teilchen, die sie erzeugen, die Infrastruktur und die Technologie unseres Planeten beeinträchtigen. Sie können Probleme bei Ölpipelines, Stromleitungen und Computernetzwerken verursachen. Sie können sogar Flugzeuge in großer Höhe beeinträchtigen. Zum Glück gibt es nur wenige Flugzeuge, die hoch genug fliegen, um von Polarlichtern betroffen zu sein.
Magnetische Schweifregion
Um die Polarlichter zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, wie diese blendenden Lichter entstehen. Dieses Phänomen ist das Ergebnis eines Prozesses, der als magnetische Rekonnexion bezeichnet wird und in der magnetischen Schweifregion der Erde stattfindet. Bei diesem Prozess wird Energie aus den gedehnten Magnetfeldlinien freigesetzt, die dann geladene Teilchen zurück in die Erdatmosphäre schleudert.
Neben dem Magnetfeld der Sonne beeinflusst auch die magnetische Schweifregion der Erde das Polarlicht am Nord- und Südpol. Dadurch ändert sich die Form der Aurora, so dass sie in der gleichen Richtung oder entgegengesetzt zu einem Pol erscheint. Dies ist eine Folge der Sonnenwinde, die das Magnetfeld der Erde anziehen und seine Symmetrie und Intensität verändern.
Die Intensität der Polarlichter hängt von der Menge der Teilchen ab, die durch den Sonnenwind strömen, und dauert so lange an, bis die gesamte zusätzliche Energie in Licht umgewandelt ist. Diese Teilchen erreichen den Nord- und den Südpol gleichzeitig. Wenn sie den Südpol erreichen, werden sie als Aurora australis bezeichnet.
Der Sonnenwind löst die Polarlichter aus, indem er mit geladenen Teilchen in der Magnetosphäre der Erde zusammenstößt. Diese Kollisionen regen die Gasatome an und geben das Licht ab, das wir sehen. Das daraus resultierende Licht ist ein Bild, das wir schätzen und genießen können. Die Polarlichter sind dynamisch und spektakulär und entstehen durch die Kollision von geladenen Teilchen in der Atmosphäre mit Teilchen der Sonne.
Wenn die Sonnenaktivität zunimmt, werden geladene Teilchen im Plasma von der Sonne ausgestoßen und gelangen in die Magnetosphäre der Erde. Wenn sie mit der Magnetosphäre in Kontakt kommen, stoßen sie zusammen und verursachen Wellen in der Magnetosphäre. Wenn sie die Pole der Erde erreichen, nehmen sie Energie auf und beschleunigen auf die Erde zu. Wenn die Teilchen die obere Atmosphäre erreichen, übertragen sie diese Energie auf die Atome und Moleküle. Wenn sie die Polarregionen erreichen, werden sie von den Magnetfeldlinien der Erde umhüllt, die ihnen einen zusätzlichen Energieschub geben. Deshalb sind die Polarlichter auch so hell.
Sonnenaktivität
Das Nordlicht ist ein spektakuläres Phänomen, das durch die Aktivität der Sonne verursacht wird. Die Lichter erscheinen als Vorhänge, Bögen oder Spiralen und variieren in Farbe und Stärke. Sie treten normalerweise in der Nähe der magnetischen Pole der Nordhalbkugel auf, aber sie können auch weiter südlich erscheinen. Der Grund dafür ist noch nicht vollständig geklärt, aber die Wissenschaftler wissen, dass die Sonne für diese spektakulären Erscheinungen verantwortlich ist.
Die Sonne erzeugt Polarlichter, weil ihr Magnetfeld mit der Erdatmosphäre interagiert. Der Sonnenwind beschleunigt sich schneller, wenn er während der Tagundnachtgleiche mit der Magnetosphäre der Erde interagiert. Das bedeutet, dass das Polarlicht zu diesen Zeiten am stärksten ist. Bei der letzten Tagundnachtgleiche war das Polarlicht am 20. März am stärksten.
Die Energie dieser Teilchen wird im Sonnenwind eingefangen. Wenn dieser Strom stark ist, kann er große Polarlichter verursachen. Der Sonnenwind verändert sich jedoch ständig. Wenn die Sonne aktiver wird, fließen die Teilchen schneller und das Magnetfeld wird stärker. Da der Sonnenwind eine starke Stromquelle für die Erde ist, steht eine hohe Sonnenaktivität in direktem Zusammenhang mit der Aktivität der Polarlichter. Diese hochenergetischen Ereignisse können auf der Nordhalbkugel massive Polarlichter verursachen.
Sonnenaktivität verursacht die Polarlichter. Sie kann auch gefährliche geomagnetische Stürme verursachen. Die Röntgenstrahlen dieser Stürme sind für den Menschen gefährlich, weil sie chemische Bindungen aufbrechen können. Die Erdatmosphäre schützt uns vor den Auswirkungen dieser Stürme, aber sie können uns trotzdem beeinflussen.
Die magnetische Aktivität der Sonne wird ständig gemessen und Wissenschaftler/innen untersuchen sie seit mehr als einem Jahrhundert. Die Sonnenaktivität steigt und sinkt alle elf Jahre. Der nächste Höhepunkt der Sonnenaktivität wird für das Jahr 2025 vorhergesagt, obwohl sie derzeit abnimmt. Das heißt aber nicht, dass sie nicht bald wieder auftreten wird. Deshalb sollten sich Beobachter/innen der Bedingungen bewusst sein und ein wachsames Auge auf den Himmel haben.
Bei der Sonnenaktivität gibt es viele Faktoren, die sich auf unseren Planeten auswirken. Sonnenstürme können zum Beispiel Satelliten und Stromnetze stören. Bei einer kürzlichen Sonneneruption wurde ein koronaler Massenauswurf direkt auf die Erde geschossen. Während dieses Sturms wurde das Stromnetz der Erde gestört und einige Teile der USA waren davon betroffen.
