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Themen Naturwissenschaften Arktis-Antarktis Geografie-Erdkunde Klima

Auslöser: Solare Eruptionen und Sonnenwinde

Nordlichter entstehen, wenn geladene Teilchen (Protonen, Elektronen) der Sonne - der sogenannte Sonnenwind - vom Erdmagnetfeld eingefangen werden und zu den magnetischen Polen gelenkt werden. Dort kollidieren sie in hundert oder (viel) mehr Kilometern Höhe mit den äussersten Schichten der Erdatmosphäre. Durch die Kollisionen werden die Atome zum Leuchten angeregt, genau so wie in einer Leuchtstoffröhre ("Neonröhre").

Bei Ausbrüchen auf der Sonne werden mehr Teilchen als gewöhnlich mit höherer Geschwindigkeit in den Weltraum geschleudert. Trifft ein solche Sturmfront im Sonnenwind die Erde, so nehmen die Nordlichter an Intensität zu und sie kommen auch in Mitteleuropa vor. Neben der Leuchterscheinung des Nordlichts verursacht ein solcher geomagnetischer Sturm auch Störungen im Funk und kann ungewollte Spannungsschwankungen im Stromnetz verursachen.

Die Entstehung von Polarlichtern hängt mit der Sonnenaktivität zusammen, die Stärke und Richtung des Sonnenwindes bestimmt. Auslöser dieser Partikelstürme sind gewaltige Eruptionen, die riesige Wolken aus elektrisch geladener Materie in den Weltraum schleudern. Die Sonne besteht zum grössten Teil aus Wasserstoff, der durch Kernfusion zu Helium verschmolzen wird. Geladene Teilchen erzeugen gewaltige Magnetfelder, die als kleine Magnetfeld-Schleifen aus der Sonnenoberfläche ragen. Wenn zwei dieser Schleifen zusammentreffen, kommt es zu Ausbrüchen, die heftig genug sein können, dass die Materie sogar die Anziehungskraft der Sonne überwindet.

Auch grössere Turbulenzen auf der Sonnenoberfläche, die durch die ungleichmässige Rotation der Sonne entstehen, tragen zu Eruptionen bei. Als Gasball rotiert sie nicht als eine einzige Kugel, sondern dreht sich entlang ihres Äquators schneller als an ihren Polen: das Magnetfeld der Sonne wird durcheinandergewirbelt und kollabiert irgendwann. Im Durchschnitt schleudert die Sonne ein- bis zweimal pro Tag dichte Materiewolken in den Weltraum hinaus. Die Wolke besteht aus Plasma, extrem energiereichen geladenen Teilchen, die von einem Magnetfeld zusammengehalten werden.