Forschende des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung, der Technischen Universität Braunschweig, des Fraunhofer Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik sowie der Universität Göttingen haben bedeutende Fortschritte im Verständnis der rot leuchtenden Polarlichter erzielt. Diese neuen Erkenntnisse basieren auf Fotos, die während eines intensiven Sonnensturms im Mai 2024 aufgenommen wurden, und zeigen eine bisher nicht dokumentierte Erscheinung von Polarlichtern in der Region Südniedersachsen.
In der Nacht des 10. Mai 2024 ereignete sich ein außergewöhnlich starker Sonnensturm, der selbst in Regionen wie Göttingen Polarlichter sichtbar machte – ein seltenes Phänomen. Wissenschaftler, darunter auch der MPS-Direktor Sami K. Solanki, begaben sich hinaus, um das spektakuläre Schauspiel zu fotografieren. Solanki, der bereits viele Polarlichter in höheren Breiten gesehen hatte, war begeistert, dieses Phänomen in seiner Heimatregion festzuhalten. „Für mich war die wissenschaftliche Nutzung der Aufnahmen zunächst nicht im Vordergrund“, so Solanki.
Die aufgenommenen Bilder offenbaren faszinierende Details: Über dem typischen grünen Leuchten der Polarlichter schimmert ein rötlicher Farbton, und helle Strahlen erstrecken sich von den roten zu den grünen Aurora. „Diese Strahlen wurden in keiner vorhergehenden wissenschaftlichen Publikation beschrieben“, erläutert Bruce T. Tsuritani, ein ehemaliger Wissenschaftler der NASA und Mitautor der Studie. Diese Aufnahmen haben dazu beigetragen, den Mechanismus hinter dem roten Leuchten besser zu verstehen.
Yasuhito Narita von der TU Braunschweig koordinierte das internationale Team, das die Fotografien mit Daten über den Sonnenwind und Störungen des Erdmagnetfeldes analysierte. Der Sonnensturm, der am 10. Mai 2024 auftrat, war der zweitstärkste, der seit Beginn des Weltraumzeitalters im Jahr 1958 registriert wurde. Rote Polarlichter treten typischerweise bei intensiven Sonnenstürmen in mittleren Breiten auf, in Höhenlagen zwischen 80 und 200 Kilometern. Der Mechanismus, der für das rote Leuchten verantwortlich ist, ist seit Jahren Gegenstand intensiver theoretischer Forschung, jedoch mangelte es an Satellitendaten, um diese Theorien zu bestätigen.
Grüne Polarlichter hingegen sind in den Polarregionen häufig zu beobachten. Sie entstehen, wenn hochenergetische Elektronen aus der Magnetosphäre der Erde in die Atmosphäre eindringen und dort mit Sauerstoff-Ionen in Kontakt treten, was zu einem charakteristischen grünen Licht führt. Die neuen Aufnahmen vom Mai 2024 zeigen, dass das gleiche Prinzip auch für das rote Licht gilt. „Die Tatsache, dass die hellen Strahlen von der roten bis zur grünen Aurora reichen, deutet darauf hin, dass in beiden Fällen derselbe physikalische Prozess vorliegt“, erklärt Narita.
Die Sonne durchläuft in einem elfjährigen Zyklus Phasen mit unterschiedlicher Aktivität. Während ihrer Hochphasen kommt es zu massiven Ausbrüchen, bei denen das Sonnenwindplasma mit hohen Geschwindigkeiten in den Weltraum geschleudert wird. Wenn diese Partikel auf die Magnetosphäre der Erde treffen, führt dies zur magnetischen Rekombination und zur Entstehung von Polarlichtern. Seit 2024 wurden bereits mehrfach Polarlichter in Südniedersachsen beobachtet, und obwohl die Sonnenaktivität aktuell abnimmt, sind weitere Ausbrüche nicht ausgeschlossen.
Um mehr über die Entstehung roter Polarlichter zu erfahren, bitten die Wissenschaftler die Bevölkerung um Mithilfe. Sie laden alle ein, zukünftige Fotografien von Polarlichtern zu teilen, insbesondere solche mit einer Belichtungszeit von maximal sechs Sekunden, um die spezifischen Strahlen sichtbar zu machen. Diese Aufnahmen könnten wertvolle Einblicke in die Dynamik und die physikalischen Prozesse hinter den Polarlichtern liefern. Interessierte können sich direkt an Yasuhito Narita oder Bruce Tsuritani wenden, um ihre Fotografien einzureichen.
„Jeder, der mit einem Smartphone oder einer Kamera Polarlichter fotografiert, kann einen wertvollen Beitrag zur Forschung leisten“, betont Prof. Dr. Yasuhito Narita. Die neue Studie und die bevorstehenden gemeinschaftlichen Bemühungen versprechen, unser Wissen über diese faszinierenden Naturphänomene erheblich zu erweitern.
