Polarlicht

Was ist Polarlicht?

Das Polarlicht ist eine Lichterscheinung innerhalb der Erdatmosphäre.
Diese Erscheinung ist normalerweise, wie der Name Polarlicht schon sagt, fast ausschließlich nördlich des nördlichen bzw. südlich des südlichen Polarkreises zu sehen.
Die Erscheinung des Polarlichtes ist auf der Nordhalbkugel der Erde auch als “Nordlicht” oder “Aurora Borealis” bekannt. Für die Südhalbkugel gilt die Benennung “Südlicht” oder “Aurora Australis”. Die Aurora ensteht in 70 - 80 km Höhe durch Anregung von Sauerstoffatomen und Stickstoffmolekülen. Als anregende Teilchen fungieren hauptsächlich Elektronen , die durch den Sonnenwind zur Erde gelangen. Außerdem tragen auch Protonen des Sonnenwindes zu einem Teil der Anregung bei.
Die angeregten Teilchen emittieren je nach ihrer Höhe in der Atmosphäre und natürlich je nach Atom-/Molekülart Licht verschiedener Wellenlängen.
Der Hauptteil der Emmision wird von Sauerstoffatomen in etwa 120 km Höhe verursacht. Hierbei handelt es sich um grüne Lichtquanten mit einer Wellenlänge von 557.7nm. Weiterhin werden auch rote Quanten emittiert, die eine Wellenlänge von 630nm haben. Letztere Emission hat ihren Ursprung bei Sauerstoffatomen in etwa 200 km Höhe. Neben dem Licht der Sauerstoffatome gibt es noch einen Beitrag von Stickstoffmolekülen, die meist ein violettes Licht aussenden, das über einen relativ großen Wellenlängenbereich reicht. Das Licht des Stickstoffs trifft aber nicht immer auf, sondern nur während besonders großer und heller Polarlicht-Ereignisse, den so genannten geomagnetischen Stürmen. Stürme dieser Art treten fast immer nach starken Ausbrüchen auf der Sonne auf, bei denen große Mengen an Materie in Richtung Erde geschleudert werden. Solche Ausbrüche finden meist alle 11 Jahre während der Phase maximaler Aktivität auf der Sonne statt. In diesem Zeitraum sind auf der Sonne besonders viele und auch besonders komplexe Sonnenflecken zu sehen, die den Ausgangspunkt der Ausbrüche darstellen. Erreichen die geomagnetischen Stürme eine extrem große Stärke, so ist es auch möglich Polarlichter außerhalb der polaren Zonen zu beobachten. Teilweise können dann auch in Mitteleuropa farbenpprächtige Nordlichter am Himmel bewundert werden. Das “mitteleuropäische Polarlicht” unterscheidet sich jedoch deutlich vom “normalen Polarlicht”. Dies ist im speziellen auf das irdische Magnetfeld zurückzuführen, das sehr stark in die Entstehung der Aurora involviert ist. Die Anregung der Atome bzw. Moleküle kann nämlich nur dann erfolgen wenn die benötigten Teilchen tief genug in die Erdatmosphäre vordringen können. Hierzu folgen die Elektronen und Protonen den Feldlinien des Erdmagnetfelds. Da diese Feldlinien aber nur im Bereich der Pole fast senkrecht in der Atmosphäre verlaufen, ist es den anregenden Teilchen auch nur dort möglich, sehr tief in die Atmosphäre einzudringen und das “typische grüne Polarlicht” zu erzeugen. Über Europa verlaufen die Feldlinien dagegen in in einem relativ flachen Winkel zur Erdoberfläche und relativ hoch in der Atmosphäre. Deshalb herrscht in den sogenannten “mittleren Breiten” auch das rote Polarlicht vor, dass in größerer Höhe entsteht. Nur bei extremen geonmagnetischen Stürmen (wie z.B.am 29.-/30.10.2003) ist es auch möglich das grüne Polarlicht als schönen Bogen über dem Nordhorizont zu sehen. Bei solchen Ereignissen ist dann das rote Polarlicht sogar bis hinunter in den südlichen Bereich des Himmels zu sehen.

Begriffe und Abkürzungen im Zusammenhang mit Polarlicht und Sonne

ACE
ACE (AdvancedComposition Explorer) ist ein seit 1997 opperierender Satellit. Er ist am Lagrange-Punkt 1 zwischen Erde und Sonne positioniert und liefert uns wichtige Messdaten vom Sonnenwind. Das sind beispielsweise Stärke und Ausrichtung des interplanetaren Magnetfeldes, Geschwindigkeit des Sonnenwindes, Protonen Dichte, etc.
Bz
Der Bz-Wert ist eine Kenngröße für die Magnetfeldstärke des Interplanetaren Magnetfelds in Richtung der Z-Achse und wird in Nanotesla (nT) angegeben. Je geringer (negativ) der Wert ist, desto wahrscheinlicher ist das Auftreten von Polarlicht in Deutschland.
CME
CME ist die englische Abkürzung für CoronalMassEjection. Siehe KMA.
DSCOVR
DSCOVR ist ein Beobachtungssatellit und der offizielle Nachvolder des ACE-Satelliten (Siehe ACE). DSCOVR steht für  Deep Space Climate Observatory.
DST-Index
DST-Index steht für Disturbance Storm Time Index.
EPAM
Der EPAM ist ein Experiment am ACE-Satelliten. EPAM steht für Electron, Proton and Alpha-particle Monitor. Hierbei wird die Dichte der Protonen und Elektronen gemessen. Mehr Informationen gibt es hier.
Full Halo CME
Wenn der sichtbare CME auf den Aufnahmen von LASCO C2/C3 des ACE-Satelliten die komplette Sonnenscheibe überdeckt hat, spricht man von einem Full Halo CME.
Hier gibt es eine genauere Erklärung.
HCS / HCS-Crossing
HCS steht für Heliosphärische Stromschicht (engl. HeliosphericCurrent Sheet). Von HCS-Crossing spricht man, wenn die Erde das HCS durchdringt. Bei einem HCS-Crossing wird der Sonnenwind "gestaut".
IMF
IMF steht für das interplanetare Magnetfeld und beschreibt das Magnetfeld, was von der Sonne ausgeht und unser Sonnensystem durchdringt.
Impact
Als Impact bezeichnet man das Eintreffen eines CMEs auf der Erde.
Kannibalen CME
Wenn ein langsamer CME von einem schnelleren CME eingeholt wird und sich beide Massenauswürfe überlagern, spricht man von einem KannibalenCME. Es ist umstritten, welche Auswirkungen diese Kannibalen auf die Einzelkomponenten, also folglich auf die geomagnetische Aktivität haben
KMA
KMA (eng. CME) steht für koronaler Massenauswurf (engl. CoronalMassEjection) und ist eine Teilchenwolke, die aus Protonen, Elektronen, Röntgen- und Gammastrahlung besteht.
Die Teilchenwolke entsteht aufgrund von Flares oder Filamenteruptionen. Trifft ein KMA auf die Erde, können helle Polarlichter entstehen.
LD-Flare
LD steht für Long Duration. Das bedeutet soviel wie langanhaltend. Ein LD-Flare ist letztendlich nichts anderes als ein Röntgenflare der über mehrere Stunden lang andauert.
LD-Flares können starke und schnelle Massenauswürfe erzeugen die zu Polarlicht führen können.
MagneticCrochet
Ein MagneticCrochet (oder auch Solar FlareEffect, SFE) ist ein Effekt, bei dem die Atmosphäre durch Röntgenstrahlung ionisiert wird. Das hat zur Folge, dass die Magnetometer auf der Erde zum Zeitpunkt des Flares leicht ausschlagen. MagneticCrochets sind sehr selten, da sie nur bei starken und langanhaltenden Flares beobachtet werden können.
MM
MM ist eine oft verwendete Abkürzung für Magnetometer.
PL
Das ist eine häufig verwendete Abkürzung für Polarlicht.
SOHO
SOHO (Solar andHeliospheric Observatory) ist ein Satellit zur Sonnenbeobachtung, der seit 1995 im Weltraum operiert. Er befindet sich ca. 1,5 Mio. Kilometer von der Erde entfernt und funkt "in Echtzeit" wichtige Bilder und Daten zur Erde. So kann beispielsweise nach dem Auftreten eines Röntgenflares entschieden werden, ob es einen CME gab oder nicht. 
Offizielle Website von SOHO.
SFE
SFE ist die Abkürzung für Solar Flare Effekt. Siehe MagneticCrochet.
Sonnensturm
Der Begriff "Sonnensturm" wird oft von den Medien und innerhalb der esoterischen Szene verwendet, ist jedoch wissenschaftlich nicht korrekt. Oft ist ein geomagnetischer Sturm gemeint, wenn man von einem "Sonnensturm" spricht. Manchmal sind aber auch Flares oder der Sonnenwind gemeint.
SWPC
SWPC steht für Space WeatherPrediction Center, eine Einrichtung der NASA zur Vorhersage von Weltraumwetter.
TenFlare
In dem Wort TenFlare steckt das englische Wort Ten (dt. Zehn) und Flare. Flares emittieren Radiowellen über einen großen Frequenzbereich, d.h. sie decken ein großes Frequenzspektrum ab. Diese Radiowellen kann man als "Rauschen" messen. Eine der signifikanten Frequenzen ist der Wellenlängenbereich von 10,7cm (2695 MHz).
Wenn die Stärke des Flare-Rauschens das natürliche Hintergrundrauschen übertrifft, spricht man von einem TenFlare. Je intensiver dieser ist, desto stärker ist der Flare ausgefallen.

Quelle: www.meteoros.de/themen/polarlicht

Interpretation von Informationen, Daten und Messwerten zur Polarlichtvorhersage  (www.lightriders.info/)

Tabelle
ACE

Die wichtigsten Eigenschaften des Sonnenwindes für die Polarlichtvorhersage

(Dies ist keine Live Grafik) ACE Daten live: sol24.net/ace-data

Das Erdmagnetfeld

Das Interplanetare Magnetfeld

Erdmagnetfeld
IMF

Quelle: Wikimedia

Polarlicht am 02.10.2002
ca. 1 Uhr
MESZ

Canopus Oval 02.10.2002
00:24
MESZ

Polarlicht am 29.05.2003 ca. 24 Uhr MESZ in Ulrichstein, aufgenommen beim ITV

Diagramm vom 29.05.2003

Polarlicht 02.10.02
Pl Oval 02.10.02

Grafik http://www.spacew.com

Polarlicht 29.05.03
Diagramm 29.05.03

Sonnensturm am 29.10.2003
Polarlichter konnten an diesem Tag bis nach Norditalien gesehen werden.
Leider verwehrten mir Wolken die Sicht zu diesem ausergewöhnlichen Naturschauspiel.

Canopus Oval 29.10.2003
23:06 MESZ

ACE Solarwind Speed
29.10.2003

ACE Solarwind Speed 29.10.03
Pl Oval 29.10.03

Diagramm vom 29.10.2003

Diagramm 29.10.03

Polarlicht am 30.10.2003
ca. 23:30 Uhr in Mömbris
MEZ

Diagramm vom 30.10.2003

Sonnensturm am 20.11.2003
Polarlichter waren an diesem Tag wieder bis weit in den Süden Deutschlands, die Schweiz und Italien zu sehen. Leider war hier der Himmel unter einer dicken Nebeldecke versteckt und es war wieder mal nichts zu sehen.

Diagramm vom 20.11.2003

Polarlicht 30:10.2003 Diagramm 30.10.03
Diagramm 20.11.03

Sonnensturm am 27./28.07.2004

Trotz starker magnetischer Aktivitäten an diesem Tag, konnten  nur vereinzelt schwache Polarlichter gesehen oder fotografiert werden. Auf dem Bild unten ist eine leichte Aufhellung des Horizonts zu sehen.

Polarlicht in Mömbris am 28.07.2004
01:05 Uhr
MESZ

Polarlicht 28.07.04

Leichte Aufhellung am Horizont ist zu sehen

Diagramm vom 27.07.2004

Diagramm 27.07.04

Sonnensturm am 7./8./9./10.11.2004

Starke magnetische Aktivität an diesen Tagen
Leider wurde die Sicht auf Polarlichter wieder einmal durch starke Bewölkung versperrt.
Vereinzelt wurden aber Polarlichter beobachtet und fotografiert.

Diagramm vom 07.11.2004

Diagramm vom 08.11.2004

Diagramm 7.11.04 Diagramm 8.11.04

Diagramm vom 09.11.2004

Diagramm vom 10.11.2004

Diagramm 9.11.04 Diagramm 10.11.04

Diagramm vom 21.01.2005

Diagramm 21.01.05

Sonnensturm am 21.01.2005

Schwerster Sonnensturm seit 15 Jahren.
Der Hagel der energiereichen Sonnenteilchen war bis zu einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit schnell.
Ursprung des Substorms war ein Sonnenfleck von der Größe Jupiters. Polarlichter waren bis weit in den Süden zu sehen. In großen Teilen Deutschlands war das himmlische Schauspiel, so wie hier in Mömbris, Wetter bedingt wieder mal nicht zu sehen. Nur kurz konnte ich durch eine kleine Wolkenlücke ein rotes Leuchten erkennen.

Artikel Main Echo 25.09.2006

Artikel über Polarlicht in unserer Tageszeitung “Main Echo” vom 25.09.2006

Erstes in Deutschland sichtbares Polarlicht seit 5 Jahren
In Schleswig-Holstein und an der Ostsee war in der Nacht von 3. auf 4. August 2010 das erste Polarlicht seit 5 Jahren mit bloßem Auge zu sehen! Am 1. August hatten sich auf der Vorderseite der Sonne einige Flares gebildet. Ein Flare mit der Stärke C3 um 09:55 MEZ in der Fleckengruppe Nr. 1092 ist für die Ablösung eines Filaments in der Korona der Sonne verantwortlich gewesen. Ein CME begab sich auf den Weg Richtung Erde wo das Magnetfeld der Erde zum ersten Mal am 3. August um 18:40 Uhr MEZ getroffen wurde. Dies löste einen geomagnetischen Sturm der Klasse G2 aus der ca. 12 Stunden anhielt und von 22:00 Uhr MEZ bis 4:00 MEZ am stärksten war.

Diagramm vom 04.08.2010

Diagramm vom 05.08.2011

Diagramm vom 26.09.2011

Diagramm vom 26.09.2011

Diagramm vom 24.10.2011

Diagramm vom 25.10.2011

Diagramm vom 15.07.2012

Diagramm 24.10.2011
Diagramm 25.10.2011
Diagramm 15.07.2012

Diagramm vom 16.07.2012

Diagramm 16.07.2012
Polarlicht Main Echo 24.10.2014

Artikel über Polarlicht in unserer Tageszeitung
“Main Echo” am 24.10.2014

Polarlicht am 17.03.2015
in Mömbris um 00:21 Uhr
MEZ

Diagramm vom 17.03.2015

Diagramm vom 06.03.2016

Polarlicht 17.03.2015
Diagramm 17.03.2015
Diagramm 06.03.2016

Diagramm vom 19.12.2021

Diagramm vom 14.01.2022

Diagramm vom 11.02.2022

Diagramm 19.12.2021
Diagramm 14.01.2022
Diagramm 11.02.2022

Diagramm vom 05.03.2022

Diagramm vom 13.03.2022

Diagramm vom 26.02.2023

Diagramm 05.03.2022
Diagramm 13.03.2022
Diagramm 26.02.2023

Polarlicht am 27.02.2023
in Mömbris um 22:28 MEZ

Diagramm vom 27.02.2023

Polarlicht 27.02.2023 22:28 Uhr
Diagramm 27.02.2023

Foto: Markus Pfarr

Polarlicht am 16.03.2023
in Mömbris um 00:28 MEZ

Diagramm vom 15.03.2023

Polarlicht 16.03.2023 Mömbris
Diagramm 15.03.2023

Foto: Markus Pfarr

Diagramm vom 23.03.2023

Diagramm vom 24.03.2023

Diagramm 23.04.2023
Tumb_Diagramm_24032023

Polarlicht am 23.04.2023
in Mömbris um 19:36 UTC

Diagramm vom 23.04.2023

Diagramm vom 25.09.2023

Polarlicht 23.04.2023 Mömbris
Tumb_Diagramm_23042023
Diagramm 25.09.2023

Foto: Markus Pfarr

Weitere tolle Fotos vom 23.04.2023 gibt es hier:
AKM Forum

Polarlicht am 05.11.2023
in Mömbris um 18:00 UTC

Diagramm vom 05.11.2023

Main Echo Artikel
vom 07.11.2023

Polarlicht 05.11.2023
Diagramm 05.11.2023
Main Echo Artikel

Foto: Markus Pfarr

Polarlicht am 19.04.2024
in Mömbris um 19:38 UTC

Diagramm vom 19.04.2024

Polarlicht 19.04.2024
Diagramm 19.04.2024

Foto: Markus Pfarr

Polarlicht am 10.-11.05.2024
in Mömbris

Diagramm vom 10.05.2024

Polarlicht 10.05.2024
Diagramm 10.05.2024

Fotos: Markus Pfarr

10.05.2024 20:31 UTC

Diagramm vom 11.05.2024

Polarlicht 11.05.2024 Diagramm 11.05.2024
Polarlicht 11.05.2024

11.05.2024 22:24 UTC

11.05.2024 22:46 UTC

Links zu Polarlichtseiten:
Polarlichtseite von Thomas Sävert
AKM e.V. Polarlichtforum
Tolle Polarlichtfotogalerie von Spacweather.com
Polarlicht-Tutorial für Einsteiger von Lutz Schenk
Polarlicht Vorhersage von Andreas Möller
Spaceweather Live
Polarlicht Beobachtung und Vorhersage in Echtzeit von Michael Theusner
Interpretation von Informationen, Daten und Messwerten zur Polarlichtvorhersage
SpinLab ACE Data
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