Faszination Polarlicht - Plasma in den schönsten Formen

Was steckt dahinter?

Die Sonne schießt ständig ihren Sonnenwind in alle Richtungen des Weltraums hinaus. Dabei handelt es sich um ein Plasma, einen Strom geladener Teilchen, insbesondere positive Wasserstoffkerne und Helium-Ionen sowie negative Elektronen. Diese fliegenden Ladungen stellen einen elektrischen Strom dar, der wie jeder stromdurchflossene Leiter von ringförmigen Magnetfeldlinien umgeben ist. Trifft das Plasma auf das erdmagnetische Feld, dann wechselwirken die unterschiedlichen Magnetfelder miteinander in der Art, dass die geladenen Teilchen auf spiralförmige Bahnen gezwungen werden, die die irdischen Magnetfeldlinien sozusagen umtrudeln und dabei entweder in Richtung zum erdmagnetischen Nord- oder Südpol (um)geleitet werden.

Unsere so genannte Magnetopause, das ist die äußere Begrenzung des Erdmagnetfeldes ist damit gleichsam eine Art Plasmabeschichtung im Sinne einer schützenden Außenhülle unserer Erde. Geschützt werden dadurch die Lebewesen auf der Erde vor dem ständigen Bombardement extrem schneller Plasmateilchen.

Diese Plasmabeschichtung ändert in Abhängigkeit von der Sonnenaktivität ständig ihre Form und wabert dabei herum wie die silbrige Hülle eines Heliumballons im Wind. Sonnenseitig ist die Magnetopause eingedrückt wie die Nase eines Pikinesen, dafür erstreckt sich die Magnetopause auf der anderen Seite weit über die Mondbahn hinaus in den interplanetaren Raum. Die Tropfenform kommt diesem Gebilde irgendwie nahe.

Die Faszination Polarlicht

Damit kommen wir dem eigentlichen Titel "Faszination Polarlicht" endlich etwas näher. Der Plasmastrom, der sich um unsere Magnetfeldlinien kringelt und so zu den magnetischen Polen der Erde umgeleitet und dort verdichtet, ja fokussiert wird, trifft irgendwann auf die hohen Schichten unserer Atmosphäre. Von der ungeheuren (kinetischen) Energie, die die Plasmateilchen mit sich führen, werden die Atome und Moleküle unserer Lufthülle "angeregt".

Das ist ein physikalischer Begriff, der beschreibt, dass Elektronen, die beispielsweise ein Sauerstoffatom umkreisen, auf höhere (Umlauf)Bahnen angehoben werden, wo sie aber nicht ewig bleiben wollen, da sie energetisch ja zu einem tieferen Energieniveau gehören. Aus diesem Grunde "fallen" die Elektronen irgendwann wieder zurück auf ihre alte Bahn, und dieser Energiegewinn beim Herunterfallen wird übersetzt in eine elektromagnetische Welle, die als Licht ausgestrahlt wird. Diesen (Nach)Leuchteffekt kennen wir beispielsweise von den Phosphorziffern bei älteren Armbanduhren oder Weckern.

Das Molekül und das Atom

Die Vielfalt der einzelnen Prozesse ist da oben nun sehr groß. Zum Einen liegen so viele unterschiedliche Moleküle und Atome vor, die alle in einer etwas anderen Weise angeregt werden. Zum Anderen können die Elektronen beim Herabfallen erst einmal auf Zwischenbahnen zwischenlanden, um dann in weiteren Kaskadenschritten ihr endgültiges Niveau zu finden. All diese unterschiedlichen Energiestufen bedeuten jedesmal ein anderes Licht. Und diese wilde Mischung macht es eben aus, das faszinierende, ständig wabernde polare Licht geisterhafter Schleier am Himmel.

Im Übrigen sind die Lebewesen in den Polargebieten dadurch nicht sonderlich gefährdet. Gerade weil die Energie des Plasmas durch die Erzeugung der Polarlichter sozusagen abgebaut wird, kommt unten am Boden davon quasi nichts mehr an.