1. Faszination Polarlicht - Plasma in den schönsten Formen
Polarlichter kommen nicht nur an Nord- und Südpol vor; vereinzelt wurden sie sogar auch schon
mal in Breiten um 40 Grad gesichtet. Wie kommt es dazu?
Um dies zu verstehen, müssen wir uns erheben weit über unsere Erde und das ganze System
einmal von außen betrachten. Unser Planet hat bekanntlich ein Magnetfeld, jenes nämlich, das
eine einfache Kompassnadel dazu veranlasst, uns die ungefähre Richtung nach Norden
anzuzeigen. Dieses Magnetfeld ist unsichtbar, dennoch existieren quasi unendlich viele
Magnetfeldlinien, die sehr weit in den interplanetaren Raum hinaus greifen und ausgehend vom
magnetischen Südpol auf einer riesigen gekrümmten Bahn zum magnetischen Nordpol hin
verlaufen. Diese magnetischen Feldlinien umgeben schützend den gesamten Globus.
Die Sonne schießt ständig ihren Sonnenwind in alle Richtungen des Weltraums hinaus. Dabei
handelt es sich um ein Plasma, einen Strom geladener Teilchen, insbesondere positive
Wasserstoffkerne und Helium-Ionen sowie negative Elektronen. Diese fliegenden Ladungen stellen
einen elektrischen Strom dar, der wie jeder stromdurchflossene Leiter von ringförmigen
Magnetfeldlinien umgeben ist. Trifft das Plasma auf das erdmagnetische Feld, dann wechselwirken
die unterschiedlichen Magnetfelder miteinander in der Art, dass die geladenen Teilchen auf
spiralförmige Bahnen gezwungen werden, die die irdischen Magnetfeldlinien sozusagen
umtrudeln und dabei entweder in Richtung zum erdmagnetischen Nord- oder Südpol (um)geleitet
werden. Unsere so genannte Magnetopause, das ist die äußere Begrenzung des Erdmagnetfeldes
ist damit gleichsam eine Art Plasmabeschichtung im Sinne einer schützenden Außenhülle unserer
Erde. Geschützt werden dadurch die Lebewesen auf der Erde vor dem ständigen Bombardement
extrem schneller Plasmateilchen. Diese Plasmabeschichtung ändert in Abhängigkeit von der
Sonnenaktivität ständig ihre Form und wabert dabei herum wie die silbrige Hülle eines
Heliumballons im Wind. Sonnenseitig ist die Magnetopause eingedrückt wie die Nase eines
Pikinesen, dafür erstreckt sich die Magnetopause auf der anderen Seite weit über die Mondbahn
hinaus in den interplanetaren Raum. Die Tropfenform kommt diesem Gebilde irgendwie nahe.
Damit kommen wir dem eigentlichen Titel "Faszination Polarlicht" endlich etwas näher. Der
Plasmastrom, der sich um unsere Magnetfeldlinien kringelt und so zu den magnetischen Polen der
Erde umgeleitet und dort verdichtet, ja fokussiert wird, trifft irgendwann auf die hohen Schichten
unserer Atmosphäre. Von der ungeheuren (kinetischen) Energie, die die Plasmateilchen mit sich
führen, werden die Atome und Moleküle unserer Lufthülle "angeregt". Das ist ein physikalischer
Begriff, der beschreibt, dass Elektronen, die beispielsweise ein Sauerstoffatom umkreisen, auf
höhere (Umlauf)Bahnen angehoben werden, wo sie aber nicht ewig bleiben wollen, da sie
energetisch ja zu einem tieferen Energieniveau gehören. Aus diesem Grunde "fallen" die
Elektronen irgendwann wieder zurück auf ihre alte Bahn, und dieser Energiegewinn beim
Herunterfallen wird übersetzt in eine elektromagnetische Welle, die als Licht ausgestrahlt wird.
Diesen (Nach)Leuchteffekt kennen wir beispielsweise von den Phosphorziffern bei älteren
Armbanduhren oder Weckern.
Die Vielfalt der einzelnen Prozesse ist da oben nun sehr groß. Zum Einen liegen so viele
unterschiedliche Moleküle und Atome vor, die alle in einer etwas anderen Weise angeregt werden.
Zum Anderen können die Elektronen beim Herabfallen erst einmal auf Zwischenbahnen
zwischenlanden, um dann in weiteren Kaskadenschritten ihr endgültiges Niveau zu finden. All
diese unterschiedlichen Energiestufen bedeuten jedesmal ein anderes Licht. Und diese wilde
Mischung macht es eben aus, das faszinierende, ständig wabernde polare Licht geisterhafter
Schleier am Himmel.
Im Übrigen sind die Lebewesen in den Polargebieten dadurch nicht sonderlich gefährdet. Gerade
weil die Energie des Plasmas durch die Erzeugung der Polarlichter sozusagen abgebaut wird,
kommt unten am Boden davon quasi nichts mehr an.