Polarlicht-Perlenketten von der ISS

Polarlicht-Perlenketten, fotografiert von Bord der Internationalen Raumstation ISS. (17. September 2011)Foto: NASA

Polarlicht-Perlenketten: NASA enträtselt himmlisches Mysterium

Von 18. August 2020 Aktualisiert: 18. August 2020 19:42
„Wie bei einer Lavalampe“: Mächtige Wirbel in der Magnetosphäre der Erde erzeugen farbenprächtige Himmelserscheinungen, die wie Polarlicht-Perlenketten den Nachthimmel überspannen.

Leuchtende Perlenketten am Nachthimmel helfen Wissenschaftlern, Polarlichter und ihr mächtiges Treiben im Weltraum besser zu verstehen. Bis jetzt waren sich die Forscher nicht sicher, ob die „Polarlicht-Perlenketten“ in Verbindung mit anderen Himmelserscheinungen stehen oder ob sie durch Störungen in der Nähe der Erdatmosphäre verursacht werden.

Beobachtungen aus der THEMIS-Mission der NASA bringen etwas Licht in das Dunkel des Weltraums. „Jetzt wissen wir mit Sicherheit, dass die Bildung dieser ‚Auroral Beads‘ Teil eines Prozesses ist, der [einem Sturm] im Weltraum vorausgeht“, sagte Vassilis Angelopoulos, Hauptforscher von THEMIS an der Universität von Kalifornien, Los Angeles.

Diese „Polarlicht-Perlenketten“ entstehen immer zu Beginn großer elektrischer Stürme im Weltraum – und verkünden so die Ankunft noch mehr farbenfroher Himmelserscheinungen.

Turbulentes Geheimnis von Polarlicht-Perlenketten

Polarlichter entstehen, wenn geladene Teilchen von der Sonne in der magnetischen Umgebung der Erde – der Magnetosphäre – eingefangen und in die obere Atmosphäre der Erde gelenkt werden, wobei durch Kollisionen Wasserstoff-, Sauerstoff- und Stickstoffatome und -moleküle zum Leuchten gebracht werden.

In den bereits Mitte Juni veröffentlichten Forschungsergebnissen ergänzen die Forscher: „THEMIS-Beobachtungen haben jetzt Turbulenzen im Weltraum aufgedeckt, die Strömungen verursachen, die den Himmel wie einzelne leuchtende Perlen in einer Lichterkette aufleuchten lassen.“

„Diese Turbulenzen im Weltraum“, erklärte Evgeny Panov von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, „werden anfänglich durch leichtere und beweglichere Elektronen verursacht, die sich mit [dem Strom] von 2.000-Mal schwereren Teilchen bewegen.“ Erstere könnten sich dabei „theoretisch zu vollwertigen Polarlicht-Unterformen entwickeln“.

„Wie bei einer Lavalampe“ entstehen dabei Störungen, wenn von der Sonne aufgewühlte Plasmawolken an der Erde vorbeiziehen. Diese Turbulenzen können sogenannte Plasmafinger von mehreren Tausend Kilometer Breite erzeugen, die sich in Richtung Erde erstrecken. Die Wechselwirkung der „Fingerspitzen“ mit der Magnetosphäre können schließlich als bunte Perlen am Nachthimmel erstrahlen.

Wie, warum und wann – Wissen umfasst erst grundlegende Physik von Polarlichtern

„Man hat erkannt, dass diese relativ kleinen [nur Hunderte bis Tausende Kilometer statt Millionen Kilometer große] Ereignisse, die sich um die Magnetosphäre herum abspielen, irgendwie wichtig sind“, sagte David Sibeck, THEMIS-Wissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA.

Möglich macht diese Entdeckung jedoch erst die enorme Rechenleistung auf der Erde. Sibeck sagte „Wir haben erst vor kurzem den Punkt erreicht, an dem die Rechenleistung ausreicht, die grundlegende Physik in diesen Systemen zu erfassen.“

„Es gibt viele sehr dynamische, sehr [feine] Strukturen, die Menschen in den Polarlichtern sehen“, so Kareem Sorathia vom Center for Geospace Storms der NASA. Weil sie sehr schnell und in sehr kleinen Maßstäben geschehen, ließen sie sich jedoch schwer mit dem größeren Bild im Weltraum in Verbindung bringen.

Jetzt, da die Wissenschaftler verstehen, dass Polarlicht-Perlen größeren Störungen vorausgehen, wollen sie das Wie, Warum und Wann herausfinden. Zumindest in der Theorie könnten die Plasmafinger Magnetfeldlinien verwirren, ein explosives Ereignis auslösen und voll ausgewachsene Polarlichter erzeugen, die den ganzen Nachthimmel ausfüllen.

(Mit Material der NASA)

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