Wetterthema Polarlicht und Kp-Index
In den vergangenen Monaten waren Polarlichter sogar in Deutschland ein Thema. Mal sind sie grün, mal rot oder haben noch andere Farben. Wann können welche Farben erwartet werden?
Polarlichter entstehen durch geladene Teilchen, die von der Sonne in Richtung Erde geschleudert werden. Beim sogenannten Sonnenwind handelt es sich um freie Elektronen und Wasserstoffkerne (Plasma). Normalerweise erreicht dieser Teilchenstrom bei einer Geschwindigkeit von ca. 400 km pro Sekunde innerhalb von zwei bis drei Tagen die Erde. Zum Vergleich: Das Sonnenlicht braucht acht Minuten, bis es uns erreicht. Bei Sonneneruptionen gelangen viel größere Teilchenmengen mit bis zu 2500 km pro Sekunde ins All. Man spricht von einem sogenannten coronalen Massenauswurf (CME), der schon nach wenigen Stunden auf der Erde eintreffen kann. Aufgrund dieser Vorlaufzeiten ist eine Polarlichtvorhersage nur für die kommenden zwei bis drei Tage sinnvoll, starke Ereignisse sind oft erst Stunden vorher erkennbar.
Unsere Erde wird durch ein Magnetfeld vor den geladenen Partikeln geschützt. Diese können nicht in das Magnetfeld eindringen und werden zu den Polen hin abgelenkt. Erst dort erlaubt die Form des Magnetfelds ein tieferes Eindringen der Teilchen in die Erdatmosphäre. In einem Gürtel um den magnetischen Pol herum, aktuell etwa zwischen 65 und 75 Grad nördlicher Breite, treten Polarlichter in etwa 90 Prozent aller Nächte auf. Am Pol selbst sind sie etwas weniger häufig, die Häufigkeit liegt dort bei etwa 40 Prozent. Nach Süden hin werden die Polarlichter rasch seltener. Nur in Phasen mit starkem Sonnenwind breiten sich die Polarlichter bis in mittlere Breiten aus. In Norddeutschland gibt es sie ein paar wenige Male im Jahr, im Süden nur alle paar Jahre, wenn die Sonne besonders aktiv ist. Die Sonnenaktivität hat alle 11 Jahre ein Maximum. Aktuell befinden wir uns in einem solchen, weshalb es zuletzt mehrmals intensive Polarlichtereignisse gab. Auch im kommenden Jahr sind noch weitere möglich.
Polarlichter können unterschiedliche Farben haben. Am häufigsten tritt das Grün auf. Hierbei leuchten Sauerstoffatome in etwa 100 Kilometern Höhe. Elektronen der äußeren Elektronenschale werden in höhere Energieniveaus gehoben. Wenn diese dann in ihr ursprünglich niedrigeres Niveau zurückspringen, wird Licht ausgesandt. Für rotes Polarlicht ist ebenfalls der Sauerstoff verantwortlich, das Rot entsteht jedoch in etwa 250 Kilometern Höhe. Der Luftdruck ist dabei entscheidend dafür, ob rotes oder grünes Licht entsteht. In größeren Höhen ist die Luft dünner, dort ist also weniger Sauerstoff vorhanden. Deshalb tritt das rote Polarlicht vornehmlich bei hoher Sonnenaktivität auf. Blaues Polarlicht kommt ebenfalls bei hoher Sonnenaktivität vor, wenn Stickstoff zum Leuchten angeregt wird.
Der sogenannte Kp-Index beschreibt die Stärke des auf der Erde eintreffenden Sonnenwindes und lässt somit Aussagen über das Auftreten von Polarlicht zu. Bei einem Wert von 1 ist die Sonnenaktivität sehr schwach und es tritt meist nur grünes Polarlicht auf. Es ist auf hohe Breiten wie Island beschränkt. Ein Wert von 5 ist schon relativ hoch, ab diesem Schellenwert spricht man von einem geomagnetischen Sturm. Dann werden Farben wir Rot und Blau wahrscheinlicher und Sichtungen sind bis Schottland zu erwarten. Ein extremer geomagnetischer Sturm liegt vor bei einem Kp-Index von 9. Dann sind Polarlichter nicht nur in ganz Deutschland möglich, sondern auch noch weiter südlich. Zuletzt konnten sie bis Griechenland und Florida beobachtet werden. Der bisher größte wissenschaftlich beobachtete magnetischen Sturm auf der Erde ereignete sich in der Nacht vom 1. zum 2. September 1859. Er wird Carrington-Ereignis genannt. Damals sollen Polarlichter bis zur Nordküste von Südamerika zu sehen gewesen sein, gelegen auf 10 Grad nördlicher Breite. In Europa war die Sonne zu diesem historischen Maximum schon aufgegangen. Hier geht es um visuell sichtbares Polarlicht. Mit der heutigen Fototechnik kann man Polarlichter auf den Sensor bannen, die mit bloßem Auge gar nicht sichtbar sind.
Das auftreten von Polarlicht ist sehr komplex und lässt sich nicht über den Kp-Index alleine beschreiben. Dieser stellt nur einen groben Richtwert dar.