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Aurora Borealis

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Aurora Borealis

In schillernden Farben ziehen sie sich über die nächtlichen Himmel in den nördlichen Gebieten auf der Welt. Die Nordlichter, auch Aurora Borealis genannt, gehören zu den beeindruckendsten Naturschauspielen. Jährlich reisen Tausende von Touristen in den Norden Skandinaviens oder Kanadas, in der Hoffnung, die Nordlichter einmal zu Gesicht zu bekommen. Doch was ist die Aurora Borealis eigentlich? Wie entsteht sie und warum hat es mit viel Glück zu tun, damit man sie überhaupt sehen kann?

Aurora Borealis (Nordlichter bzw. Polarlichter) — Bedeutung

Aurora Borealis ist der wissenschaftliche Begriff für die Nordlichter. Im Allgemeinen werden sie auch als Polarlichter bezeichnet.

Die Lichter sind besonders am Nachthimmel sichtbar. Sie treten auf, wenn Teilchen aus dem Weltraum auf das Magnetfeld der Erde treffen. Besonders häufig tritt das bei starken Sonneneruptionen auf. In der Regel sind sie in der Nähe der Pole zu sehen. Seltener sind sie auch südlicher sichtbar. Die Aurora Borealis ist am meisten von Oktober bis März zu beobachten.

Die bekannteste Form der Polarlichter sind die sich am Himmel entlang schlängelnden Bänder. Sie kann sich aber schon allein im Laufe einer Nacht komplett verändern. Strahlenkränze und pulsierende Kugeln sind dabei keine Seltenheit.

Aurora Borealis – Entstehung

Die Entstehung, des uns bekannten Nordlichtes, ist ein Prozess, der bis jetzt noch nicht vollständig erforscht ist. Im Grunde handelt es sich dabei um einen Zusammenhang zwischen der Erdatmosphäre, dem Erdmagnetfeld und dem Sonnenwind. Die Grundlagen für die Theorie der Entstehung des Polarlichtes stammt von dem norwegischen Physiker und Geophysiker Kristian Olaf Birkeland (1867-1917).

Kristian Olaf Birkeland war 1896 das jüngste Mitglied der Norwegischen Akademie der Wissenschaften. In den 1890er-Jahren widmete er sich besonders der Erforschung der Polarlichter. Im Jahre 1899 begann er ein Nordlicht-Observatorium auf Haldde nahe Alta (Norwegen) einzurichten. Bis zum Jahre 1903 betrieb er insgesamt vier solcher Stationen an unterschiedlichen Standorten. Er wurde insgesamt siebenmal für den Physik-Nobelpreis vorgeschlagen, bekam die Auszeichnung jedoch nie.

Polarlichter entstehen dann, wenn die elektrisch geladenen Teilchen des Sonnenwindes auf die Sauerstoff- und Stickstoffatome der Erdatmosphäre treffen. Durch dieses Zusammentreffen beginnen sich die Atome zu ionisieren. Das heißt, ein elektrisch neutrales Atom verliert durch äußere Einflüsse Elektronen. Damit verfügt das Atom über mehr positiv geladene Protonen und wird als positiv geladenes Ion bezeichnet.

Wenn sich dieser Prozess wieder umkehrt, gelangen die Elektronen auf ein höheres Energieniveau. Dadurch beginnen sie Energie in Form von Licht auszusenden. Kurz nachdem die Elektronen das Licht ausgestrahlt haben, fallen sie wieder auf das alte Energieniveau zurück. Allerdings strahlen sie dabei weiter Licht aus, nachdem sie zuvor von diesem angeregt wurden. Dieser Prozess wird auch Fluoreszenz genannt. Dieser Vorgang kann auch beobachtet werden, wenn verschiedene Gesteine nach kurzer Beleuchtung mit Licht anfangen, selbst zu leuchten.

Die Fluoreszenz läuft rasant ab und ist nicht nur bei den Polarlichtern zu finden. Falls Du gerne mehr darüber erfahren willst, schau einfach in unsere Erklärung zur Lumineszenz im Fachbereich Biologie rein! Dort findet Du auch eine anschauliche Erklärung, wie die Fluoreszenz genau abläuft!

Die Eigenschaften der Aurora Borealis

Jedes Polarlicht ist in seiner Erscheinung einzigartig. Es müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein, damit sich die Lichter in ihren jeweiligen Formen zeigen können. Alle Polarlichter haben dabei drei bestimmte Eigenschaften, nach denen sie sich einteilen lassen können. Helligkeit, Farbe und Formen.

Helligkeit

Das erzeugte Licht der Aurora Borealis ist deutlich schwächer als das Licht der Sonne. Das heißt, Polarlichter sind nur bei ausreichender Dunkelheit und einem möglichst wolkenfreien Himmel sichtbar. Die benötigte Dunkelheit zur Sichtbarkeit der Lichter kann durch das Aufsuchen von Orten erreicht werden, an denen nahezu keine Lichtverschmutzung vorhanden ist.

Die Helligkeit der Polarlichter selbst wird in vier Klassen nach dem International Brightness Coefficent, kurz IBC, unterteilt. IBC I: so hell wie die Milchstraße; IBC II: so hell wie vom Mond beschienene Federwolken; IBC III: so hell wie vom Mond beschienene Haufenwolken; IBC IV: die Aurora Borealis beleuchtet die Landschaft so hell wie der Vollmond.

Farben

Die Farben, in der die Polarlichter strahlen könne, hängt von den Gasen in der Erdatmosphäre ab. Je nach Gasart und Höhe, in welcher sie sich in der Atmosphäre befinden, können sie verschiedenfarbiges Licht abgeben. Am bekanntesten ist das grünliche Licht. Dieses entsteht in einer Höhe von ungefähr 100 Kilometern durch das Sauerstoffmolekül. In einer Höhe von circa 300 Kilometern kann es aber auch rötlich erscheinen.

Bläuliches Licht entsteht durch Stickstoff. Durch die Vermischung der Gase und verschiedener Partikel in großer Höhe können aber auch Farben wie violett und purpurrot entstehen. Ebenso sind rosa und weiße Farben möglich.

Formen

Jedes Erscheinen der Polarlichter ist einmalig. Die Formen, in denen sie sich über den Himmel bewegen, verändern sich ständig, sodass man im Laufe einer Nacht einer Vielzahl an Wandlungen beiwohnen kann. Typische Formen sind Bögen, die ruhig über den Himmel schweben. Bei größerer geomagnetischen Aktivitäten entstehen Bänder, die wie Schleifen, Wellen oder Spiralen erscheinen können.

Ebenso kann die Aurora Borealis wie ein Vorhang am Himmel erscheinen oder sich zu Schleier oder Strahlen verformen. Als besonders aufregend wird die Korona betrachtet. Dabei bewegen sich die Lichter direkt über dem Betrachtenden und verändern in einem schnellen Tempo sowohl die Formen als auch die Intensität. Sind die Bedingungen günstig, so können die Polarlichter die ganze Nacht beobachtet werden.

Auftreten der Aurora Borealis – Norwegen, Island, ...

Der Schwerpunkt des Auftretens der Polarlichter liegt in den Polarregionen. In den nördlichen Breiten werden die Polarlichter aus als Nordlichter oder Aurora Borealis bezeichnet. Am Südpol heißen sie Südlichter oder auch Aurora Australis. Am häufigsten werden die Polarlichter in Ländern wie Norwegen, Island, Finnland, Kanada und Alaska beobachtet.

Die Polarlichter treten nicht nur allein auf der Erde auf, sondern sind auf vielen anderen Planeten im Sonnensystem zu finden. Voraussetzung dafür ist ein eigenes Magnetfeld und eine Atmosphäre auf dem Planeten. Schau doch einfach in unsere Erklärung zu unseren Planeten hinein, wenn Du mehr über sie wissen willst!

Wie oft Polarlichter auftreten, hängt dabei stark von der Sonnenaktivität ab. Die Sonne hat einen Aktivitätszyklus, den sie durchläuft. Dieser wird auch als Sonnenfleckenzyklus bezeichnet. Ein Ablauf dieses Zyklus kann bis zu 11 Jahre dauern. Er beginnt mit einem solaren Minimum, steigt bis auf ein solares Maximum an und fällt schließlich wieder auf ein solares Minimum ab, welches den Zyklus beendet. Wenn die Aktivität das solare Maximum erreicht, treten die meisten Polarlichter auf.

Die Aurora Borealis in Deutschland

Damit Polarlichter in Mitteleuropa und damit auch in Deutschland sichtbar sind, braucht es besonders starke Ausbrüche auf der Sonnenoberfläche. Das letzte Mal als es solch starke Ausbrüche gab, war 2013/14 der Fall. In dieser Zeit können in Deutschland von 10 bis 20 Polarlichterscheinungen beobachtet werden. Dabei sind sie eher im Norden Deutschlands sichtbar und seltener im Süden.

Aurora Borealis – Vorhersage

Um zu bestimmen, wann Polarlichter auftreten können, wird der sogenannte KP-Wert genutzt. Dieser Wert ist eine Skala, mit derer die geomagnetische Aktivität zwischen 0 und 9 eingestuft wird. Je höher der Wert ist, desto größer ist die Sonnenaktivität. Damit steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Polarlichter sichtbar sind.

KP-Werte, die auf einer Stufe von 8 oder höher liegen, kommen selten vor. In Regionen, wie zum Beispiel auf Island, kann es aber auch schon ein Wert von 3 ausreichend sein, um die Lichter mit dem Auge zu erkennen. Die KP-Werte werden im Schnitt für drei Tage vorhergesagt. Sie sind aber keine 100 Prozent genaue Vorhersage und können sich schnell ändern. Generell ist es unmöglich vorherzusagen, ob die Aurora Borealis zu sehen sein wird, oder nicht.

Aurora Borealis – Das Wichtigste

  • Die Aurora Borealis wird auch als Polarlicht oder Nordlicht bezeichnet. Am Südpol nennt man sie Aurora Australis oder Südlicht.
  • Sie tritt besonders bei starken Sonneneruptionen auf.
  • Die Polarlichtsaison ist von Oktober bis März. In dieser Zeit steht die Sonne weniger am Himmel, was die Polarlichter sichtbarer macht.
  • Die Aurora Borealis entsteht durch Fluoreszenz. Sie kann verschiedene Formen, Farben und Helligkeitsgrade annehmen.
  • Die Polarlichter sind in Deutschland nur selten sichtbar.
  • Im Allgemeinen lassen sich die Polarlichter nicht vorhersagen, sondern nur über Wahrscheinlichkeiten berechnen.

Nachweise

  1. Birgit Schlegel, Kristian Schlegel: Polarlichter zwischen Wunder und Wirklichkeit. Kulturgeschichte und Physik einer Himmelserscheinung. Spektrum (Springer), Heidelberg 2011.
  2. Syun-Ichi Akasofu: Exploring the Secrets of the Aurora. Springer, Berlin 2007.
  3. Andreas Pfoser: Polarlichter. (31.05.2022) https://www.auroraborealis.at/polarlichter/

Häufig gestellte Fragen zum Thema Aurora Borealis

Die Polarlichtsaison ist von Oktober bis März. In dieser Zeit steht die Sonne in den Polarregionen am niedrigsten, was die Sicht auf die Polarlichter ermöglicht.

Das hängst mit der Aktivität der Sonne und dem Magnetfeld der Erde zusammen.

Polarlichter lassen sich nicht zu 100% vorhersagen. Allerdings kann die Wahrscheinlichkeit für ihr Auftreten berechnet werden.

Die Aurora Borealis wird über die Fluoreszenz von Atomen erzeugt, wenn die elektrisch geladenen Partikel des Sonnenwindes auf die Sauerstoff- und Wasserstoffatome der Erdatmosphäre zusammen treffen.

Finales Aurora Borealis Quiz

Frage

Wie werden Nordlichter noch bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Polarlichter

Frage anzeigen

Frage

Welche Umstände werden benötigt, um Nordlichter sehen zu können?

Antwort anzeigen

Antwort

  • hohe Sonnenaktivität
  • ausreichende Dunkelheit

Frage anzeigen

Frage

Wer gilt als Begründer der Theorie über die Entstehung der Aurora Borealis?

Antwort anzeigen

Antwort

Kristian Olaf Birkeland

Frage anzeigen

Frage

Was ist die physikalische Grundlage zur Entstehung der Polarlichter?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Vorgang, der sich Fluoreszenz nennt.

Frage anzeigen

Frage

Welche 3 Eigenschaften können bei jeder Erscheinung der Nordlichter anders sein?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Helligkeit
  • Farbe
  • Formen

Frage anzeigen

Frage

In welchen Gegenden treten die Polarlichter am häufigsten auf?

Antwort anzeigen

Antwort

Regionen, die sich in der Nähe der Pole befinden.

Frage anzeigen

Frage

Können die Nordlichter auch in Deutschland auftreten?

Antwort anzeigen

Antwort

Ja, wenn die Sonnenaktivität sehr stark ist-

Frage anzeigen

Frage

Kann ein Auftreten des Nordlichts vorhergesagt werden? 

Antwort anzeigen

Antwort

Ja und nein.
Für die Vorhersage wird der KP-Wert genutzt, welcher ein ungefähres Auftreten innerhalb der kommenden 3 tage bestimmen kann.

Frage anzeigen

Frage

In welcher Jahreszeit können die Nordlichter am besten beobachtet werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Oktober bis März.

Frage anzeigen

Frage

Wie lange dauert ein Sonnenfleckenzyklus?

Antwort anzeigen

Antwort

Ungefähr 11 Jahre.

Frage anzeigen

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