Polarlichter, auch Aurora genannt, sind ein faszinierendes Naturphänomen, das in den Polarregionen der Erde zu beobachten ist. Sie entstehen, wenn geladene Teilchen des Sonnenwinds auf das Erdmagnetfeld treffen und in der oberen Atmosphäre Lichtemissionen erzeugen. Die meisten Polarlichter sind grün oder rot, aber es gibt auch seltene blaue Polarlichter, die Wissenschaftlern noch viele Rätsel aufgeben.

Die Entstehung von Polarlichtern

Polarlichter entstehen durch die Wechselwirkung von geladenen Teilchen des Sonnenwinds mit dem Erdmagnetfeld. Diese Teilchen werden entlang der Magnetfeldlinien zu den Polen gelenkt, wo sie auf die obere Atmosphäre treffen. Dort kollidieren sie mit Gasmolekülen und regen diese an. Bei der Rückkehr in den Grundzustand geben die Moleküle die aufgenommene Energie in Form von Licht ab. Die Farbe des Polarlichts hängt dabei von der Art der angeregten Moleküle ab. Sauerstoffatome erzeugen grünes und rotes Licht, während Stickstoffmoleküle für blaue und violette Lichtemissionen verantwortlich sind.

Die Besonderheit blauer Polarlichter

Blaue Polarlichter sind sehr selten und geben den Wissenschaftlern noch viele Rätsel auf. Sie entstehen durch die Anregung von Stickstoffmolekülen, die besonders viel Energie benötigen. Meistens treten blaue Polarlichter auf, wenn die Erde bereits im Dunkeln liegt, die Ionosphäre aber noch von der Sonne beschienen wird. Durch Ladungsaustausch mit Sauerstoffatomen und resonante Streuung des Sonnenlichts entsteht dann die charakteristische bläuliche Lichtemission.

Neue Erkenntnisse aus Schweden

Im Herbst 2023 haben Wissenschaftler in Schweden mit einer speziellen Hyperspektralkamera ein blaues Polarlicht beobachtet, das sich in ungewöhnlich großer Höhe von etwa 200 Kilometern bildete. Normalerweise entstehen Polarlichter in einer Höhe von etwa 100 Kilometern. Die Wissenschaftler vermuten, dass ionisierte Stickstoffmoleküle für dieses Phänomen verantwortlich sind. Diese Moleküle könnten durch Aufströmungen aus tieferen Schichten der Atmosphäre oder durch Austauschreaktionen mit Sauerstoff-Ionen in die Ionosphäre gelangen. Allerdings ist der genaue Mechanismus noch nicht vollständig verstanden und bedarf weiterer Forschung.

Offene Fragen und zukünftige Forschung

Trotz der neuen Erkenntnisse geben blaue Polarlichter den Wissenschaftlern noch viele Rätsel auf. Unklar ist beispielsweise, warum die Dichte von ionisierten Stickstoffmolekülen in so großer Höhe so hoch ist. Auch der genaue Mechanismus, durch den diese Moleküle angeregt werden, ist noch nicht vollständig verstanden. Die Wissenschaftler hoffen, dass weitere Messungen mit der Hyperspektralkamera und anderen Instrumenten dazu beitragen werden, diese offenen Fragen zu klären und das Phänomen der blauen Polarlichter besser zu verstehen.