Quelltext der Seite Polarlicht

{{Weiterleitungshinweis|''Aurora Borealis'' und ''Aurora Australis''|Für weitere Bedeutungen siehe [[Aurora Borealis (Begriffsklärung)]], [[Aurora Australis (Schiff)]] und [[Polarlicht (Heraldik)]].|mehrzahl=ja}}
[[Datei:Leuchtturm Akranes Iceland 2015 7001.jpg|miniatur|hochkant=1.1|Polarlicht bei [[Akranes]] ([[Island]])]]
[[Datei:Polarlicht2012.jpg|miniatur|hochkant=1.1|Polarlicht bei [[Vadsø]] ([[Nord-Norge|Nordnorwegen]])]]
[[Datei:Aurora Australis From Melbourne.jpg|mini|hochkant=1.1|''Aurora australis'', d. h. Südlicht, am 12. Mai 2024 bei Melbourne (Australien)]]

Das '''Polarlicht''' (wissenschaftlich '''Aurora borealis''' als '''Nordlicht''' auf der [[Nordhalbkugel]] und '''Aurora australis''' als '''Südlicht''' auf der [[Südhalbkugel]]) ist eine Leuchterscheinung durch angeregte Stickstoff- und Sauerstoffatome der Hochatmosphäre, also ein [[Elektrometeore|Elektrometeor]]. Polarlichter sind meistens in etwa 3 bis 6 Breitengrade umfassenden Bändern in der Nähe der [[Pol (Geomagnetismus)|Magnetpole]] zu sehen. Hervorgerufen werden sie durch energiereiche geladene Teilchen, die mit dem Erd[[magnetfeld]] wechselwirken. Dadurch, dass jene Teilchen in den [[Polarregion]]en auf die [[Erdatmosphäre]] treffen, entsteht das Leuchten am Himmel. Der wissenschaftliche Begriff leitet sich von lat. ''[[Aurora (Mythologie)|aurora]]'' für Morgenröte und ''borealis'' für nördlich bzw. ''australis'' für südlich her.

== Entstehung ==
[[Datei:Structure of the magnetosphere LanguageSwitch.svg|mini|hochkant=1.1|Eintritt von Magnetosphären&shy;plasma&shy;partikeln über die polaren Trichter]]
[[Datei:Aurora Seen From Space by NASA.jpg|mini|hochkant=1.1|Polarlicht, Erde, aus dem All aufgenommen]]
[[Datei:Aurora Saturn.jpg|mini|hochkant=1.1|Polarlichter auf dem Saturn (UV-Licht; [[Hubble-Weltraumteleskop]]; 1997)]]

Das [[Plasma (Physik)|Plasma]] des [[Sonnenwind]]es wird durch das Erdmagnetfeld in weitem Bogen um die Erde gelenkt, da die elektrisch geladenen Teilchen sich nicht quer zu den Magnetfeldlinien bewegen können. Dadurch wird die [[Magnetosphäre]] deformiert, die Feldlinien werden auf der sonnenzugewandten Seite gestaucht und auf der Nachtseite zu einem langen Schweif ausgezogen. Die Sonne ist unstet und kann bei heftigen [[Sonneneruption]]en einen [[Koronaler Massenauswurf|koronalen Massenauswurf]] hervorbringen, der, falls erdgerichtet, mit einer Geschwindigkeit von ca. 1000&nbsp;km/s nach etwa zwei Tagen die Erde erreicht. Dann wird die Magnetosphäre gestört – man spricht auch von einem [[Magnetischer Sturm|geomagnetischen Sturm]] – und es treten im Schweifbereich [[Rekonnexion]]en auf. Infolge der Veränderung des Magnetfeldes entsteht durch [[elektromagnetische Induktion]] auf der Nachtseite der Erde Elektrizität. Dadurch werden Elektronen beschleunigt und es entsteht ein komplexes System bewegter elektrischer Ladungen, die sich in teils großen, weltumspannenden Strömen wie dem [[Magnetosphäre#Ringstrom|Ringstrom]], den [[Magnetosphäre#Birkeland-Ströme|Birkelandströmen]], den [[Magnetosphäre#Pedersenströme|Pedersenströmen]] und dem [[Magnetosphäre#Polarer Elektrojet|polaren Elektrojet]] um die Erde bewegen. Elektronen, die entlang der Magnetfeldlinien spiralförmig zur Erde geleitet werden, treffen an deren Fußpunkten auf Sauerstoff- und Stickstoffatome der [[Erdatmosphäre]] und regen diese an oder ionisieren sie. Die durch Elektronenstoß oder durch [[Rekombination (Physik)|Rekombination]] entstandenen angeregten Atome senden beim Rückfall in den Grundzustand [[Licht]] aus, meist grünes oder rotes Phosphoreszenzlicht durch die Sauerstoffatome und Blau und Violett durch die Stickstoffatome. Bei starken Magnetstürmen können auch Feldlinien betroffen sein, deren Fußpunkte in niedrigen Breiten liegen.<ref>{{Literatur |Autor=K. Schlegel |Datum=2013 |Hrsg=K.-H. Glaßmeier, M. Scholer |Titel=Polarlichter |Sammelwerk=Plasmaphysik im Sonnensystem| Verlag=BI-Wissenschaftsverlag |Ort=Mannheim |ISBN=3-411-15151-X}}</ref>

Das rote Licht entsteht in ~250&nbsp;km Höhe, das grüne Licht in ~120&nbsp;km Höhe. Die Höhe der Polarlichter wurde schon im 18. Jahrhundert durch [[Triangulation_(Messtechnik)|Triangulation]] bestimmt. Dazu muss ein charakteristisches Merkmal von zwei Beobachtern in möglichst großen Abständen angepeilt werden. [[John Dalton]] und [[Henry Cavendish]] gelang 1789/90 so eine Höhenbestimmung von 80 bis 160&nbsp;km, die in etwa heutigen Werten entspricht. [[Carl Störmer]] erhielt im 20. Jahrhundert durch zahlreiche Bildauswertungen mittlere Höhen (für das grüne Licht) von 110&nbsp;km.<ref>Birgit und Kristian Schlegel, Polarlichter zwischen Wunder und Wirklichkeit, 2011, S. 136–139.</ref>

== Auftreten ==
=== Lokaler Schwerpunkt an den Polen ===
Polarlichter treten hauptsächlich in den [[Polargebiet|Polarregionen]] auf, wo die Feldlinien die Atmosphäre durchdringen. Sie kommen sowohl in nördlichen Breiten (''Nordlichter'', auch ''aurora borealis'') als auch auf der Südhalbkugel vor (''Südlichter'', auch ''aurora australis''). Besonders häufig treten Polarlichter in Alaska, Kanada, Finnland, Island und Norwegen auf.<ref>[https://urlaubsdeals24.com/?p=4723 Polarlichter weltweit: An diesen Orten leuchtet der Himmel besonders schön], auf urlaubsdeals24.com</ref>

Auch auf anderen [[Planet]]en des [[Sonnensystem]]s werden diese Erscheinungen beobachtet. Voraussetzung hierfür ist, dass der Planet ein eigenes Magnetfeld und eine Atmosphäre besitzt. Beispielsweise wurden Polarlichter auf dem Mars mithilfe der Sonde [[MAVEN]] beobachtet.<ref>[https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/nachrichten/2024/sonnensystem-polarlichter-auf-dem-mars/  Polarlichter auf dem Mars], Welt der Physik, 1. März 2024</ref> Im Jahre 2015 konnten Astronomen erstmals Polarlichter außerhalb des Sonnensystems beobachten. Die an dem 18 Lichtjahre entfernten Stern [[LSR J1835+3259]] mit geringer Masse beobachteten Aktivitäten waren etwa 10.000-mal stärker als Polarlichter auf dem [[Jupiter (Planet)|Jupiter]].<ref>{{Internetquelle |url=https://public.nrao.edu/news/pressreleases/brown-dwarf-aurora |titel=Astronomers Discover Powerful Aurora Beyond Solar System |hrsg=[[National Radio Astronomy Observatory]] |datum=2015-07-29 |abruf=2015-07-30 |sprache=en}}</ref>

Auch [[Kernwaffentest]]s in hohen Atmosphären-Schichten (400&nbsp;km) rufen solche Phänomene hervor, wie beispielsweise der [[Starfish Prime|Starfish-Prime]]-Test der [[USA]] am 9.&nbsp;Juli 1962.

=== Häufigkeit ===
[[Datei:Aurora timelapse.ogv|mini|hochkant=1.1|Zeitrafferaufnahme eines Polarlichtes]]

Die Häufigkeit der Polarlichterscheinungen in den mittleren Breiten (Mitteleuropa) hängt von der [[Sonnenaktivität]] ab. Die [[Sonne]] durchläuft einen Aktivitätszyklus ([[Sonnenfleckenzyklus]]), der vom Anfang (solares Minimum) über die Mitte (solares Maximum) bis zum Ende (erneutes Minimum) im Durchschnitt elf Jahre dauert. Mit diesem Zyklus schwankt auch die Häufigkeit von Polarlichtern. Insbesondere während des Aktivitätsmaximums (auch Solarmax genannt; zuletzt aufgetreten 2024{{Zukunft|2035}}) finden starke [[Sonneneruption|Eruptionen]] auf der Sonne besonders häufig statt. Die großen [[Koronaler Massenauswurf|koronalen Massenauswürfe]] sind für Polarlichter in Mitteleuropa essentiell. In frühen und späten Phasen des Sonnenzyklus, nahe am solaren Minimum, treten viel weniger dieser Eruptionen auf und somit gibt es auch eine deutlich geringere Wahrscheinlichkeit für Polarlichter. Dennoch können auch im abfallenden und ansteigenden Sonnenzyklus starke Ereignisse beobachtet werden.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.mpg.de/21927472/polarlichter-in-sueddeutschland |titel=Wenn der Himmel zu glühen scheint |autor=Tobias Beuchert |werk=mpg.de |datum=2024-10-11 |abruf=2025-09-29}}</ref>

So wurden unter anderem im Herbst 2003 Polarlichter in [[Griechenland]] und auch auf den [[Kanarische Inseln|Kanarischen Inseln]] gesichtet.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.saevert.de/aurorapics2003.htm |titel=Polarlichtbilder 2003 von Thomas Sävert |abruf=2024-05-15}}</ref> Im Mittel können während der Phase des solaren Maximums im deutschsprachigen Raum etwa 10 bis 20 dieser Leuchterscheinungen pro Jahr beobachtet werden. Im Allgemeinen sind sie am Nordhimmel zu sehen, nur bei besonders starkem Sonnenwind können sie auch in südlicher Richtung auftreten. Durch erdgebundene, visuelle [[Sonnenbeobachtung]] können Polarlichter kurzfristig vorhergesagt werden. Besser gelingt dies aber durch das Hinzuziehen von frei verfügbaren Daten der diversen Weltraummissionen von [[Europäische Weltraumorganisation|ESA]] und [[NASA]] zur Erforschung der Sonne und des Sonnenwindes. Da der Sonnenwind zwei bis vier Tage von der Sonne bis zur Erde unterwegs ist, kann in diesem Zeitabstand nach einer starken, erdgerichteten Sonneneruption mit Polarlichtern gerechnet werden.

Die statistische Ableitung, dass Polarlichter hauptsächlich im Herbst/frühen Winter, von Ende Oktober bis Mitte Dezember, sowie im späten Winter/Frühjahr, von Ende Februar bis Anfang April, auftreten, ist nicht absolut gesichert. Hier stehen zwar die Magnetfelder von Erde und Sonne besonders günstig zueinander, aber dieser Effekt ist aufgrund der geringen [[Ekliptik#Die Schiefe der Ekliptik|Neigung der Erdachse]] gegen die [[Ekliptik]] eher zu vernachlässigen. Wahrscheinlicher ist es, dass besonders in den kältesten Winternächten die Beobachtungen aufgrund des Wetters sehr rar sind. Ähnliches gilt für die fehlenden Sommerbeobachtungen, denn zu dieser Jahreszeit herrscht im Norden die Mitternachtssonne und macht Polarlichtsichtungen praktisch unmöglich. Im Allgemeinen kann man sagen, dass Polarlichter mit zunehmender Distanz zum jeweiligen Pol, etwa von Deutschland, Österreich, der Schweiz und Italien aus, meist nur während des Aktivitätsmaximums der Sonne beobachtet werden können, was relativ selten ist. Mittels moderner Digitalkameras kann man jedoch auch während der weniger aktiven Phasen des Sonnenzyklus noch einzelne Ereignisse – von Mitteleuropa aus – dokumentieren.

== Farben ==
[[Datei:Red and green auroras.jpg|mini|hochkant=1.1|Höhenabstufung rot/grün (bei [[Tromsø]])]]
[[Datei:Aurora2.jpg|miniatur|hochkant=1.1|Mehrfarbiges Polarlicht]]

Unter den fünf Spektrallinien des Lichts der Aurora befinden sich nicht, wie bei der Neonröhre, die typischen, im Labor beobachtbaren Linien des Stickstoffs und des Sauerstoffs. Es gibt grünes Licht bei 557,7 nm, rotes Licht bei 630 nm und 636 nm – alle dem Sauerstoff zugeordnet – und seltener blaues Licht bei 391 nm und 428 nm vom Stickstoff. Diese Linien gehören zu [[Übergang|Übergängen]], für die [[Dipolstrahlung]] nicht in Frage kommt. Dennoch kann man sie Energiestufen der Elemente zuordnen. Stattdessen entstehen sie aus relativ langlebigen, [[metastabil]]en Zuständen durch [[Quadrupolübergang|Quadrupolübergänge]] der [[Phosphoreszenz]].

Die Aurora ist also ein Nachleuchten der Sauerstoffatome und Stickstoffmoleküle in der Erdatmosphäre, angeregt durch nachtseitig in die Atmosphäre eintretende, hochenergetische Elektronen, die durch [[magnetische Induktion]] im Zusammenhang mit den von der Sonne verursachten Schwankungen des Erdmagnetfeldes auftreten. Rotes Licht erscheint immer oberhalb des grünen Lichtes.

Es gibt einen weiteren Prozess, der mit dem Nachleuchten konkurriert. Ein metastabiles Atom kann seinen Anregungszustand auch strahlungslos beenden, wenn es auf ein Nachbaratom trifft und diesem seine Energie durch Stoßabregung überträgt. Damit wird der Prozess druckabhängig. Es müssen genügend Atome vorhanden sein, damit sich metastabile Atome bilden können, aber nicht zu viele, weil sonst Stoßprozesse die Zustände abregen. Das führt zu einer Schichtung der Farben je nach Lebensdauer der metastabilen Zustände, wie beobachtet: die Farbe wird zum Indikator für den Luftdruck, in einer Höhe von ~120&nbsp;km das tanzende grüne Licht mit einer Lebensdauer im Sekundenbereich, bei ~250&nbsp;km das eher statische rote Licht mit einer Lebensdauer von mehreren Minuten und das seltene blaue Licht mit einer noch längeren Lebensdauer ganz oben. Es können auch Mischfarben auftreten.<ref name="nistdb">{{Internetquelle |autor=A. Kramida, Yu. Ralchenko, J.Reader |url=https://physics.nist.gov/asd |titel=NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.9) |hrsg=NIST ASD Team,  National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD |datum=2022-08-3 |abruf=2024-03-06}}</ref><ref name="infoblatt">{{Internetquelle |autor=M. Kosch, K. Schlegel |url=https://www2.mps.mpg.de/dokumente/publikationen/pa/pa_9908_polarlicht.pdf |titel=Infoblatt „Polarlicht“ |datum=1999 |zugriff=2024-03-06}}</ref><ref>{{Literatur |Autor= J.Liang et al. |Datum=2016 |DOI=10.1002/2016JA022901 |Titel=On the 630&thinsp;nm red-line pulsating aurora: Red-line Emission Geospace Observatory observations and model simulations |Sprache=en-US}}</ref>

== Formen ==
Es treten vier verschiedene Arten von Polarlichtern auf, welche abhängig von den Sonnenwinden sind. Diese sind: Corona, Vorhänge, ruhige Bögen und Bänder. Wissenschaftlich werden sie gemäß der Vallance-Jones Classification<ref>{{Literatur |Autor=Alister Vallance Jones |Titel=Aurora {{!}} SpringerLink |DOI=10.1007/978-94-010-2099-2 |Online=http://link.springer.com/10.1007/978-94-010-2099-2 |Abruf=2017-11-14}}</ref> unterteilt:

[[Datei:Aurora shapes.jpg|mini|hochkant=1.1|Unterschiedliche Formen]]
{| class="wikitable"
! rowspan="2" | Abk.
! colspan="2" | Bezeichnung
|-
! englisch !! deutsch
|-
| HA || Homogeneous Arc || Gleichmäßiger Bogen
|-
| HB || Homogeneous&nbsp;Band || Gleichmäßiges Band
|-
| RA || Rays Arc || Strahlenförmiger&nbsp;Bogen
|-
| RB || Rays Band || Strahlenförmiges Band
|-
| DS || Diffuse Surface || Diffuse Fläche
|-
| PS || Pulsating Surface || Pulsierende Fläche
|-
| PA || Pulsating Arc || Pulsierender Bogen
|-
| C || Corona || Korona (ringförmige Strahlen)
|-
| F || Flaming || Zenit-gerichtete, pulsierende Strahlen
|}
[[Datei:Magenta G5 aurora over Tuntorp, Lysekil Municipality 12.jpg|alternativtext=Leuchtend magentafarbene Schlieren, die auf die Bildmitte hin zu fließen scheinen|mini|Magentafarbene Corona einer Aurora Borealis in [[Lysekil (Gemeinde)|Brastad]], Schweden]]

Weiterhin gibt es innerhalb der Lichter deutliche dunkle Bereiche, die sogenannte Anti-Aurora. Es sind Gebiete, in denen der Elektronenstrom in Richtung Hochatmosphäre zum Erliegen kommt. Satelliten haben in einem solchen Bereich nach oben, also weg von der Atmosphäre gerichtete Elektronenströme festgestellt.<ref>{{Internetquelle |autor=Axel Tillemans |url=https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/esa-satelliten-entdecken-ursache-der-schwarzen-aurora/ |titel=ESA-Satelliten entdecken Ursache der „Schwarzen Aurora“ |werk=M. V. S. Import |datum=2001-12-15 |sprache=de-DE |abruf=2024-05-15}}</ref>

In den 2010er Jahren wurde von Amateurastronomen ein neues Auroraphänomen (Dünen, ''Dunes'') bestehend aus an Dünen erinnernde Wellenmustern in der grünen Aurora entdeckt. Es wird auf eine Welle von 45&nbsp;km Wellenlänge in der unteren Thermosphäre (Höhe rund 100&nbsp;km) zurückgeführt, möglicherweise identisch mit als ''mesospheric bores'' bekannten Schwerewellen.<ref>Minna Palmroth u.&nbsp;a., [https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019AV000133 Citizen Scientists Discover a New Auroral Form: Dunes Provide Insight Into the Upper Atmosphere], AGU Advances, Band 1, Heft, 1, März 2020, e2019AV000133</ref> Nach der Theorie von Minna Palmroth und Kollegen können diese Schwerewellen aus der Mesosphäre in eine Zwischenschicht zwischen [[Mesopause]] und einer darunter liegenden Inversionsschicht gelangen und dort größere Entfernungen zurücklegen.<ref>Clemens Haug, [https://www.mdr.de/wissen/hobbyastronomen-entdecken-neue-form-polarlicht-100.html Hobbyastronomen entdecken neues Polarlichtphänomen], mdr wissen, 31. Januar 2020</ref>

Perlenkettenförmige Strukturen im Polarlicht (englisch ''Aurora beads''), die sowohl von der Erde als auch von Satelliten ([[THEMIS]])<ref>[https://scitechdaily.com/mystery-of-auroral-beads-uncovered-with-nasas-themis-spacecraft/ Mystery of Auroral Beads uncovered with NASA’s THEMIS Spacecraft], NASA, 14. August 2020, SciTechDaily</ref> gesehen werden, wurden in Simulationen auf turbulente Phänomene bei der Wechselwirkung von Sonnenwind und Erdmagnetfeld im Magnetschweif der Erde zurückgeführt.<ref>[https://www.oeaw.ac.at/news/wenn-polarlichter-wie-eine-perlenkette-leuchten Wenn Polarlichter wie eine Perlenkette leuchten], Österreichische Akademie der Wissenschaften, 30. Juni 2020</ref><ref>K. A. Sorathia u.&nbsp;a.: ''Ballooning-Interchange Instability in the Near-Earth Plasma Sheet and Auroral Beads: Global Magnetospheric Modeling at the Limit of the MHD Approximation.'' In: ''Geophysical Research Letters.'' Band 47, 2020, Heft 14, e2020GL088227, {{DOI|10.1029/2020GL088227}}.</ref><ref>E. Panov, S. Lu, P. Pritchett, [https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JA027930 Understanding Spacecraft Trajectories Through Detached Magnetotail Interchange Heads], JGR Space Physics, Band 125, Heft 5, 2020, e2020JA027930</ref> Dabei bilden sich Blasen, die in Wechselwirkung mit dem schwereren Plasma im Erdmagnetfeld sogenannte Finger bilden, filamentartige langgestreckte Plasmastrukturen (die Plasmainstabilitäten werden ''Interchange Instability'' und ''Ballooning Instability'' genannt und sind von Fusionsplasmen bekannt). Die Perlenketten treten häufig im Vorfeld von größeren Aurora-Entladungen (''substorms'') auf.

== Historisches ==
[[Datei:Amundsen-Scott marsstation ray h edit.jpg|miniatur|hochkant=1.1|Polarlicht (Südlicht) an der [[Amundsen-Scott-Südpolstation]] in der [[Antarktis]]]]

Der möglicherweise früheste datierbare Bericht über Polarlichter findet sich in einem über 2500&nbsp;Jahre alten [[Babylonien|babylonischen]] [[Keilschrift]]dokument. Es berichtet von einem ungewöhnlichen roten Leuchten am Nachthimmel, das präzise auf die Nacht vom 12. auf den 13. März 567 v. Chr. datiert ist.<ref>{{Literatur |Autor=F. Richard Stephenson, David M. Willis, Thomas J. Hallinan |Titel=The earliest datable observation of the aurora borealis |Sammelwerk=Astronomy & Geophysics |Band=45 |Nummer=6 |Datum=2004 |Seiten=15–17 |DOI=10.1046/j.1468-4004.2003.45615.x |Online=http://astrogeo.oxfordjournals.org/content/45/6/6.15.full Volltext online |Sprache=en}}</ref>

Der Schriftprophet [[Ezechiel]] berichtet aus dieser Zeit zu Beginn seines Buches über eine von Norden kommende Sturmwinderscheinung in Babylonien, die sich möglicherweise auf dieses Polarlicht bezieht:<ref>{{Internetquelle |url=https://www.bibleserver.com/EU/Hesekiel1 |titel=Hesekiel 1,4 {{!}} Einheitsübersetzung 2016 :: ERF Bibleserver |sprache=de |abruf=2023-02-05}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Christian Ernst Wünsch |Titel=Horus oder Astrognostisches Endurtheil über die Offenbarung Johannis und über die Weissagungen auf den Messias wie auch über Jesum und seine Jünger: Mit einem Anhange von Europens neuern Aufklärung und von der Bestimmung des Menschen durch Gott. Ein Lesebuch zur Erholung für die Gelehrten und ein Denkzeddel für Freimaurer |Verlag=Im Verlage des Vernunfthausses |Datum=1783 |Online=https://books.google.com/books?id=WMxbAAAAQAAJ&newbks=0&printsec=frontcover&pg=PA55&hl=de |Abruf=2023-02-05}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Michael Hunnekuhl |Titel=Mythos Polarlicht: Warum Himmelsbänder, Heringsblitze und Sonnenwinde faszinieren |Verlag=Delius Klasing Verlag |Datum=2014-12-19 |ISBN=978-3-667-10048-1 |Online=https://books.google.com/books?id=SJaVEAAAQBAJ&newbks=0&printsec=frontcover&pg=PA52&hl=de |Abruf=2023-02-05}}</ref>

<blockquote>
1,4&nbsp;Ich schaute und siehe: Ein Sturmwind kam von Norden, eine große Wolke und ein unaufhörlich aufflammendes Feuer, umgeben von einem hellen Schein. Und aus seiner Mitte, mitten aus dem Feuer, da strahlte es wie glänzendes Metall.
</blockquote>

Der griechische Händler und Geograph [[Pytheas]] berichtete am Ende des vierten vorchristlichen Jahrhunderts von seiner Seereise nach [[Thule (Mythos)|Thule]], wo er Polarlichter gesehen hat.

Vor oder außerhalb der wissenschaftlichen Erklärungen bestanden zahlreiche Legenden und Sagen. Die Völker in [[Lappland]], [[Sibirien]] und [[Alaska]] glaubten hier Zeichen ihrer Götter zu sehen, die auf diese Weise mit ihnen in Verbindung treten wollten. Die Zeichen galten oft als Vorboten für schlimme Zeiten wie Krieg, Pest, Hungersnot.
Ebenfalls ein nahendes Unglück vermuteten die Samen, Skandinaviens Ureinwohner, besonders beim Aufleuchten roter Farbschleier. In ihrem Fall wurden allerdings die Toten als Auslöser vermutet, man verbot den Kindern auf die Straße zu gehen und wartete schweigend darauf, dass sich die Toten wieder zur Ruhe legten.
An Aktivitäten der Geister ihrer Verstorbenen glaubten auch die [[Inuit]]. Sie gingen jedoch davon aus, dass das Leuchten durch einen hin und her geworfenen Walross-Schädel beim Ballspielen entstand. Ebenfalls bei den Inuit fand sich die Auffassung, die Lichter seien eine Brücke ins Jenseits, die von Fackeln der Toten beleuchtet wird, um frisch Gestorbenen Orientierung zu bieten.
Die indigenen Völker in Kanada meinten, dass sich ihr leuchtend in Erscheinung tretender Gott über das Wohlbefinden seiner Stämme vergewissern wollte.
Eine kleine Geschichte diente den [[Wikinger]]n als Erklärung. Sie sahen in den Polarlichtern das Zeichen, dass irgendwo auf der Welt eine große Schlacht geschlagen worden war. Nach ihrer Vorstellung ritten die [[Walküre]]n nach jedem Gefecht über den Himmel und wählten die Helden aus, die fortan an [[Odin]]s Tafel speisen sollten. Dabei spiegelte sich das Licht des Mondes auf ihren schimmernden Rüstungen und die bunten Nordlichter entstanden.<ref>[http://www.spiegel.de/reise/aktuell/nordlicht-goetterzeichen-am-firmament-a-383642.html Nordlicht: Götterzeichen am Firmament] 8. November 2005 [[Spiegel Online]] Abruf am 30. August 2016</ref><ref>[https://books.google.com.na/books?id=WTL_byUdqRgC&pg=PT74&lpg=PT74&dq=Polarlicht+Wikinger&source=bl&ots=EpUl3TtuaL&sig=oRTqnhf4WwPjV4hrKCVebx6Ht6E&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwikyMeg8efOAhXGthQKHdA2CyI4ChDoAQhQMAk#v=onepage&q=Polarlicht%20Wikinger&f=false Wenn Frösche vom Himmel fallen: Die verrücktesten Naturphänomene] – [[Rolf Froböse]] 2009 [[Wiley-VCH Verlag]] Weinheim ISBN 978-3-527-64151-2 Abruf am 29. August 2016</ref> Besonders im [[Mittelalter]] galten in Europa Polarlichter, ähnlich wie [[Komet]]en, als Vorboten kommenden [[Unheil]]s (zum Beispiel [[Krieg]]e, [[Seuche]]n, [[Hungersnot|Hungersnöte]]). Mitteleuropäische Christen sollen im Mittelalter darin Vorzeichen der [[Apokalypse]] gesehen haben, was mit der in ihren Breiten häufigsten feuerroten Erscheinung zusammenhängen dürfte. Für die {{lang|mi|[[Māori]]}} auf der [[Südhalbkugel]] galt das in [[Neuseeland]] äußerst seltene Südlicht als Feuer, das die Ahnen auf ihrem Weg in Richtung [[Antarktis]] entzündet hatten, um sich an die warmen Tage in Neuseeland zu erinnern.

Am 2. September 1859 waren [[Carrington-Ereignis|beim sogenannten Carrington-Ereignis Polarlichter auf der Nordhalbkugel bis in die Tropen]] zu sehen. Ursache war ein durch [[Koronaler Massenauswurf|koronalen Massenausstoß]] ausgelöster [[Magnetischer Sturm|geomagnetischer Sturm]] von außergewöhnlicher Stärke.<ref>{{Literatur |Autor=Sven Titz |Titel=Der nächste verheerende Sonnensturm kommt bestimmt {{!}} NZZ |Sammelwerk=Neue Zürcher Zeitung |Online=https://www.nzz.ch/wissenschaft/der-naechste-verheerende-sonnensturm-kommt-bestimmt-ld.1335543 |Abruf=2018-12-04}}</ref> Es wird vermutet, dass eine ähnlich starke Eruption heute zu einem weltweiten [[Stromausfall|Blackout]] führen würde.<ref>{{Literatur |Autor=Wulf Bennert |Titel=Wird unser Stromnetz zum hochgefährlichen Spielzeug für Ignorant*innen? |Sammelwerk=Vera Lengsfeld |Datum=2018-11-27 |Online=https://vera-lengsfeld.de/2018/11/27/wird-unser-stromnetz-zum-hochgefaehrlichen-spielzeug-fuer-ignorantinnen/#more-3749 |Abruf=2018-12-04}}</ref>

== Historische wissenschaftliche Theorien ==
Im 18.&nbsp;Jahrhundert wurden die ersten Versuche unternommen, die Entstehung von Polarlichtern wissenschaftlich zu erklären. Die Forscher gingen zunächst davon aus, dass es sich bei den Polarlichtern um Reflexionen von Sonnenlicht an Wolken oder Eiskristallen handle. Erst einige Zeit später erkannte der englische Astronom und Mathematiker [[Edmond Halley]] – wahrscheinlich als erster – den Zusammenhang zwischen dem [[Erdmagnetfeld]] und Polarlichtern. Das Leuchten konnte er aber nicht erklären. Dieses gelang erst 1867 dem schwedischen Astronom und Physiker [[Anders Jonas Ångström]], der zeigen konnte, dass es sich bei den Polarlichtern um selbstleuchtende [[Gas]]e handelt. Eine Theorie für die Ursache des Leuchtens stellte der norwegische Physiker [[Kristian Birkeland]] im Jahre 1896 auf: Er ging davon aus, dass Elektronen der Sonne das Gasgemisch der oberen [[Erdatmosphäre|Atmosphäre]] zum Leuchten anregen. Da die Existenz des [[Sonnenwind]]es zu dieser Zeit aber noch nicht bekannt war – dies wurde erst 1959 durch die sowjetische Sonde [[Lunik 1]] nachgewiesen –, wurde seine Theorie jedoch häufig bezweifelt. Obwohl die Entstehung des Lichtes heute nicht mehr umstritten ist, ist noch nicht vollständig geklärt, warum an bestimmten Orten Polarlicht zu beobachten ist.

Die ersten Fotografien des Nordlichts gelangen [[Martin Brendel]] und [[Otto Baschin]] am 1. Februar 1892.

Eine viele Jahrzehnte lang aufrechterhaltene und immer noch verbreitete moderne Theorie besagt, Polarlichter entstünden durch das direkte Auftreffen geladener Teilchen des Sonnenwindes auf die Erdatmosphäre. Sonnenwindpartikel würden dabei längs der Erdmagnetfeldlinien trichterartig auf die polnahe Atmosphäre geleitet, wo die Feldlinien annähernd senkrecht die Atmosphäre durchdringen. Diese Theorie muss zumindest als stark vereinfacht angesehen werden, da sie die komplexen Prozesse zwischen der Aufnahme der Energie des Sonnenwindes bis zur Entstehung der Leuchterscheinungen unterschlägt.

In der Wissenschaft war spätestens seit Burritt (1845) der Zusammenhang zwischen den Leuchterscheinungen und Aktivitäten im Erdmagnetfeld bekannt.

Im 19.&nbsp;Jahrhundert wurde die Verbindung mit den Sonnenflecken bekannt. Mitte des 19.&nbsp;Jahrhunderts wurde in den Anfangsjahren der Telegraphie induzierte Impulse auf den Telegraphenleitungen beobachtet. Anfang des 20.&nbsp;Jahrhunderts demonstrierte Birkeland die Plausibilität einer Erklärung über Elektrizität, Plasma und die Sonnenaktivität. Ende der 1950er Jahre wurden mit der ersten Forschungsrakete von Churchill Elektronenströme in der Atmosphäre nachgewiesen.

== Aurora-Geräusche ==
Es gab seit langem Berichte über Geräusche, ähnlich Radiorauschen, einem fernen Wasserfall oder Knistern, die die Aurora-Erscheinungen begleiten. Ob dies tatsächlich physikalische Folgen der Aurora waren oder eventuell nur Einbildungen oder Folklore, war lange umstritten, zum Beispiel in Diskussionen zum ersten und zweiten Internationalen Polarjahr 1882/83 und 1932/33 (beteiligt an den Diskussionen waren unter anderem [[Carl Størmer]], [[George Clarke Simpson]] und [[Sydney Chapman]]).<ref>[https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsnr.2021.0031 Fiona Amery, The disputed sound of the aurora borealis: sensing liminal noise during the First and Second International Polar Years, 1882–3 and 1932–3], The Royal Society Journal of the History of Science, Band 76, 20. März 2022, Heft 1</ref> Finnische Wissenschaftler um Unto Laine berichteten 2012 über einen Nachweis mit akustischen Messgeräten. Danach kommen sie aus niedrigen Höhen von 70 bis 100&nbsp;m. 2016 (Baltic-Nordic Acoustic Meeting, Stockholm) schlugen sie als Erklärung vor, dass sie als Folge der Bildung von Inversionsschichten bei kaltem, ruhigem Wetter entstehen. Diese trennen positive Ladungen in größeren Höhen von negativen Ladungen unter der Inversionsschicht, was durch magnetische Störungen während der Aurora aufgehoben wird. Die Geräusche wurden auch in Abwesenheit von Polarlichtern beobachtet, stimmten aber mit geomagnetischen Störungen überein.<ref>[https://www.nationalgeographic.com/science/article/auroras-sounds-noises-explained-earth-space-astronomy Andrew Fazekas, Auroras Make Weird Noises, and Now We Know Why], National Geographic, 27. Juni 2016</ref><ref>[https://www.sciencealert.com/we-can-hear-the-sound-of-aurora-even-when-it-can-t-be-seen Michelle Starr,The Ghostly Sounds of Auroras Can Be Heard, Even When They're Invisible], Science Alert, 17. Mai 2022</ref>

== Einfluss auf technische Einrichtungen ==
[[Datei:Operation Dominic Starfish-Prime nuclear test from plane.jpg|mini|hochkant=1.1|Polarlicht, ausgelöst durch den [[Nuklearwaffenexplosion|Kern&shy;waffen&shy;test]] [[Starfish Prime]] (1962)]]

Die energiereichen, elektrisch geladenen Teilchen des Sonnenwindes, die für die Entstehung von Polarlichtern verantwortlich sind, erzeugen elektromagnetische Felder, die schädigende Auswirkungen auf elektronische Einrichtungen ausüben können (siehe [[Sonnensturm]]). Gefährdet sind insbesondere Satelliten sowie Flugzeuge. Zur Sicherheit wird daher zu Zeiten erhöhter Polarlichtaktivität im Flugverkehr in geringerer Höhe geflogen, oder es werden Flugrouten gewählt, die abseits der Polarregionen liegen.

Zudem kann es in Stromnetzen durch [[Elektromagnetische Induktion|Induktion]] zu Spannungsschwankungen kommen. So wurde beispielsweise der Stromausfall in Kanada im Jahre 1989 auf einen starken Sonnenwind zurückgeführt.

Während des Auftretens von Polarlichtern werden durch Teilreflexion auch Funkwellen oberhalb des [[Kurzwelle]]nbereiches an den [[Ionisation|ionisierten]] Bereichen der Atmosphäre ([[Ionosphäre]]) reflektiert.<ref>{{Literatur |Autor = Bengt Hultqvist, Alv Egeland |Herausgeber = J. Ortner, H. Maseland |Titel = Radio Aurora |Sammelwerk = Introduction to Solar Terrestrial Relations |Verlag = Springer Netherlands |Jahr = 1965 |Seiten = 213–227 |DOI = 10.1007/978-94-010-3590-3_15
}}</ref> [[Funkamateur]]e nutzen diesen Effekt im [[Amateurfunkdienst]], um die Reichweite ihrer Signale zu erhöhen. Da aber die von Polarlichtern herbeigeführte Reflexion der Funksignale in einer Störung und Verfälschung der Audiomodulation in charakteristischer Weise, nämlich Verbrummen und Rauheit im Ton, resultiert, werden die Verbindungen oft in der [[Amateurfunkbetriebsart|Betriebsart]] [[Morsetelegrafie]] (CW, A1A) durchgeführt.

== Deutungen in der Fiktion ==
In [[Science-Fiction]]-Romanen und -Filmen wird das Phänomen der Polarlichter hin und wieder als Begleiterscheinung [[Supranaturalismus|übernatürlicher]] Ereignisse als besonderer Effekt eingesetzt; so etwa in der Novelle ''[[Langoliers]]'' von [[Stephen King]] und im Film ''[[Frequency (Film)|Frequency]]''. Sie sind ein zentrales Thema des ersten Teils der ''[[His Dark Materials|His-Dark-Materials]]''-Trilogie von [[Philip Pullman]].

== Philatelistisches ==
Mit dem [[Erstausgabetag]] 7. April 2022 gab die [[Deutsche Post AG]] in der Serie ''Himmelsereignisse: Polarlicht'' ein [[Postwertzeichen]] im [[Nennwert]] von 100 Eurocent heraus. Der Entwurf stammt von der Grafikerin Bettina Walter aus Bonn.

== Literatur ==

* {{Literatur |Autor=Birgit Schlegel, Kristian Schlegel |Titel=Polarlichter zwischen Wunder und Wirklichkeit |TitelErg=Kulturgeschichte und Physik einer Himmelserscheinung |Verlag=Spektrum (Springer) |Ort=Heidelberg |Datum=2011 |ISBN=978-3-8274-2880-6}}
* Syun-Ichi Akasofu: ''Exploring the Secrets of the Aurora.'' Springer, Berlin 2007, ISBN 978-0-387-45094-0.
* Michaela Schwegler: ''‚Erschröckliches Wunderzeichen‘ oder ‚natürliches Phänomenon‘? Frühneuzeitliche Wunderzeichenberichte aus der Sicht der Wissenschaft.'' München 2002, ISBN 3-7696-0457-1 (zu Nordlichtern S. 74–82).
* Kristian Schlegel: ''Vom Regenbogen zum Polarlicht – Leuchterscheinungen in der Atmosphäre.'' Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001, ISBN 3-8274-1174-2.
* Duncan A. Bryant: ''Electron acceleration in the aurora and beyond.'' Institute of Physics Publ., Bristol 1999, ISBN 0-7503-0533-9.
* Wiebke Schwarte: ''Nordlichter. Ihre Darstellung in der Wickiana.'' Waxmann, Münster 1999, ISBN 3-89325-785-3.
* Asgeir Brekke, Truls Lynne Hansen: ''Nordlicht. Wissenschaft, Geschichte, Kultur.'' Schriftenreihe des Alta Museums, Nr. 4, Alta 1997, ISBN 978-82-7784-017-8.
* {{Literatur |Autor=Wilfried Schröder |Titel=Das Phänomen des Polarlichts. Geschichtsschreibung, Forschungsergebnisse und Probleme |Verlag=Wissenschaftliche Buchgesellschaft |Ort=Darmstadt |Datum=1985 |Seiten=156 |ISBN=3-534-08997-9}}
* {{Literatur |Autor=Wilfried Schröder |Titel=Das Polarlicht in Vergangenheit und Gegenwart |Band=5 |Nummer=2 |Datum=1987 |Seiten=65–73 |DOI=10.2312/geowissenschaften.1987.5.65}}

== Dokumentarfilm ==
* ''Polarlichter Faszination und Bedrohung''. Regie: Simo Sipola. [[Arte]], [[Yleisradio|YLE]], Finnland/Frankreich, 53 Minuten, 2019.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Polar aurora|Polarlicht}}
{{Wiktionary}}
{{Wikivoyage|Nordlicht}}
* {{Alpha Centauri|16}}
* [https://www.youtube.com/watch?v=lT3J6a9p_o8 Lehrvideo der Universität Oslo (engl.)]
* [http://www.polarlichter.info/chronik.htm Polarlicht-Chronik Mitteleuropa, 18. – 24. Sonnenfleckenzyklus] (Bis Januar 2017)
* [http://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-forecast Aurora – 30 minute forecast] noaa.gov
* [http://www.asc-csa.gc.ca/eng/astronomy/auroramax/default.asp AuroraMAX Live] [[Canadian Space Agency]]
* [https://sonnen-sturm.info/polarlicht-webcams Polarlicht-Live-Webcams]
* [https://kpindex.de/ Polarlicht-Vorhersage für Deutschland]
* [https://vimeo.com/16917950 Polarlichter im Zeitraffer]
* {{Internetquelle |autor= |url=https://www.scinexx.de/dossierartikel/menschengemachte-polarlichter/ |titel=Menschengemachte Polarlichter |werk=scinexx.de |datum=2018-01-11 |abruf=2024-01-25}}
* Nadja Podbregar: [https://www.scinexx.de/service/dossier_print_all.php?dossierID=91098 ''Polarlichter''] in [[scinexx]].de vom 29. Dezember 2022
* [https://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/wie-entstehen-polarlichter-nordlichter/ Wie entstehen Polarlichter] auf [https://weltderphysik.de/ weltderphysik.de], 1. Januar 2024

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4130058-0}}

[[Kategorie:Geophysik]]
[[Kategorie:Elektrometeor]]
[[Kategorie:Elektromagnetische Störquelle]]
[[Kategorie:Himmelsbeobachtung]]
[[Kategorie:Plasmaphysik]]

[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]
[[Kategorie:Polarregionen]]