Rätsel um Polarlicht-Entstehung gelüftet

US-Amerikanische Forscher haben herausgefunden, wie die Polarlichter entstehen. Nach ihren Erkenntnissen liegt die Ursache in gut 120.000 Kilometern Entfernung. Dort nähern sich zwei magnetische Feldlinien an, während sie Energie von der Sonne aufnehmen.

Wenn die Feldlinien dabei einen bestimmten Mindestabstand unterschreiten, verbinden sie sich. Dabei wird magnetische Energie in Wärme und Bewegungsenergie umgewandelt. Das Plasma von der Sonne wird dabei beschleunigt und produziert schnelle Elektronen. Diese treffen dann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1,5 Mio. Kilometer pro Stunde auf das Erdmagnetfeld und führen in Höhen von 65 bis 1.000 Kilometer zu dem markanten Leuchten.

In den vergangenen 30 Jahren wurde neben dieser Entstehungsvermutung noch eine zweite Theorie diskutiert. Diese ging davon aus, dass die Ursache in der Nähe der Erde zu suchen sei. In etwa 60.000 Kilometern Entfernung – was einem Sechstel der Entfernung zum Mond entspricht – treten große Spannungen im Partikelstrom zwischen Sonne und Erde auf. Dabei treten von Zeit zu Zeit Instabilitäten auf, die für die Bildung der Polarlichter verantwortlich gemacht wurden.

Dem Team um Vassilis Angelopoulos von der Universität von Kalifornien in Los Angeles ist es mit Hilfe der NASA nun aber gelungen, die erste Theorie als die richtige zu bestätigen. „Unsere Daten zeigen, dass der Auslöser für die 'Aurora borealis' die magnetischen Verbindungen sind“, erklärt Angelopoulos. Wie Spiegel.online berichtet, würden dabei Wellen und Plasma wie mit einer Steinschleuder an den magnetischen Feldlinien entlang katapultiert.

„Sie lassen die Polarlichter aufleuchten, bevor das Umfeld der Erde eine Chance hat zu reagieren“, ergänzt Chefwissenschaftler Angelopoulos. Für ihre Forschungen schoss die NASA im Zuge des THEMIS-Programms (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) fünf Satelliten ins Weltall. Deren Messinstrumente konnten neben elektrischen und magnetischen Signalen auch Ionen und Elektronen nachweisen.

Aus den Erkenntnissen erhoffen sich die Forscher eine bessere Vorhersage von Sonnenstürmen. Zwar sind die Polarlichter in Skandinavien, Kanada und Asien alljährlich ein Spektakel, das Tausende von Touristen anzieht, doch sind sie vor allem für die Weltraumindustrie nicht ungefährlich. „Die Stürme setzen gewaltige Energien frei. Bis zu zwei Mio. Ampere, die bis zu zwei Stunden anhalten, sind keine Seltenheit“, erläutert Angelopoulos.

Dies entspreche einem Erdbeben der Stärke fünf bis sechs auf der Richterskala. „Wenn uns eine bessere Vorhersage gelingt, dann können wir Astronauten in ihren Raumschiffen frühzeitig warnen und wichtige Systeme in Satelliten anschalten, bevor sie Schaden nehmen“, so Angelopoulos. Aber nicht nur im Weltraum, sondern auch auf der Erde führen Sonnenstürme regelmäßig zu großen Problemen. Oftmals gehen sie nämlich einher mit teilweise flächendeckenden Stromausfällen.