Aurora Australis (Südlicht)

Aurora Australis – Südlicht

Die Leuchterscheinungen in grosser Hohe in Polnähe nennt man Polarlicht (Aurora Australis – Südlicht). Sie treten in der Arktis und Antarktis jenseits des 60-ten Breitengrades auf:

In der Arktis spricht man vom Nordlicht oder Aurora Borealis

In der Antarktis spricht man vom Südlicht oder Aurora Australis

Die Polarlichterscheinungen treten in vielen Farben und Formen auf : als Flammen, Wolken, Bogen, Bänder usw. und sie wechseln diese Formen sehr rasch. Polarlichterscheinungen haben einen Zusammenhang mit dem Sonnenfleckenzyklus und starken Schwankungen des Erdmagnetfeldes.

Südlicht von der Erde aus  gesehen

Die Sonne ist ein sehr heisser gasförmiger Körper, so heiss, dass sie regelmässig atomare Partikel. Protonen und Elektronen aussendet. Diese Partikel strömen aus der Sonne in alle Richtungen in den interplanetaren Raum und erzeugen den sogenannten Sonnenwind. Nach ein paar Tagen erreicht ein Bruchteil dieser Partikel die Nähe der Erde. Die ersten Anzeichen, dass sich irgend etwas Ungewöhnliches der Erde nähert, erscheinen, wenn diese Sonnenpartikel auf das Magnetfeld der Erde, das Zehntausende Meilen in das Weltall reicht,treffen. Magnetfelder beeinflussen die Bahn der elektrisch geladenen Partikel. In diesem Fall bewirkt die Form des Erdmagnetfeldes, dass einige von diesen Sonnenwindpartikeln auf zwei oval begrenzte Gebiete um den magnetischen Nord- und Südpol gelenkt werden. Diese Gebiete mit ovalem Umriss liegen um den 23. Breitegrad (an der dunklen/Nachtseite der Erde). Dies ist die Region, wo die Polarlichter jedes Jahr während des Polarwinters entstehen.
Wenn dieser Sonnenwind, Protone und Elektrone, auf tiefere Schichten der Erdatmosphäre gelenkt werden, erfahren sie auch eine beachtliche Beschleunigung. Diese schnellen Partikel kollidieren sodann in der höheren Atmosphäre mit Sauerstoff und Stickstoff. Es entsteht so ein Prozess analog zu jenen in einer Neonröhre: In der Leuchtstoffröhre kollidieren schnelle Elektronen mit Neon und geben etwas  von ihrer Energie dem Gas ab. Die Energie wird dann in Forrm von Licht abgestrahlt. Dasselbe passiert in der Erdatmosphäre (in einer Höhe von etwa 60 Meilen) mit  dem Unterschied, dass es hier Sauerstoff und Stickstoff sind, die Licht emittieren. Dies ergibt nun das Polarlicht.
Die Farbe des Polarlichtes hängt davon ab, in welcher Höhe es sich bildet. Je schneller die beschleunigten Partikel sind, desto tiefer dringen sie in die Atmosphäre ein. Aber die Zusammensetzung der Atmosphäre – der relative Gehalt an Sauerstoff- und Stickstoffatomen und Molekülen – variiert mit der Höhe, wobei jedes Gas seine ihm eigene Farbe zeigt, wenn es von diesen schnellen Partikeln getroffen wird. Daraus folgt, dass gewisse Farben hauptsachlich von bestimmten Höhen in der Atmosphäre stammen. So ergibt sich aus der Bandbreite der möglichen Geschwindigkeiten der einfallenden Partikel die wunderbare Farbenvielfalt des Polarlichtes.

Südlicht aus Satellitendistanz

Satelliten, die zur Durchführung dieser Beobachtungen herangezogen werden, befinden sich in polaren, kreisförmigen Umlaufbahnen in einer Höhe von etwa 850 Kilometern. Sie liefern Wetterbeobachtungen speziell vonjenen hohen geographischen Breiten, die von geostationären Wettersatelliten nicht gut erfasst werden können. Die der Erde ständig zugewandte Seite des Satelliten ist mit verschiedenen Bildaufnahmesystemen bestückt. Die andere Seite des Raumfahrzeuges. die ansonst keine Funktionen zu erfüllen hätte, besitzt Instrumente zur Messung der energiegeladenen Teilchen, die  entlang der geomagnetischen Feldlinien in die Atmosphäre eindringen.
Das hier verwendete Instrument misst geladene Teilchen, Protonen und Elektronen, in einem Energiebereich von 300eV bis 20.000eV; das sind jene Partikel, die das Polarlicht beim Aufprallen auf die Atmosphäre erzeugen. Zum besseren Verständnis: Ein Teilchen mit einer Energie von 300eV ist vergleichbar mit einem Teilchen, das in einer Leuchtstoffröhre Licht erzeugt, während Teilchen mit einer Energie von 20.000eV mit Elektronen in einer Fernsehbildröhre vergleichbar sind. Tatsächlich ist der Vorgang, bei dem Polarlicht durch energie geladene Teilchen entsteht, einem Prozess  sehr ähnlich, bei dem ein Elektronenstrahl auf der Phosphorschicht  einer Fernsehbildröhre ein Bild zeichnet.

Die Beobachtungen dieser Satelliten werden kontinuierlich zur Erde gesendet. Sie können sowohl zur Bestimmung der Lage und Intensität des Teilchenniederschlages verwendet werden, als auch indirekt der Erfassung der Lage und Leuchtstärke des Polarlichtes.
Die Unterschiede in den Farbdarstellungen auf den drei abgebildeten Intensitätsbereichen zeigt die Ausdehnung des Polarlichtgeschehens mehr in Richtung zu den äquatorialen Breiten. Zu sehen ist: das Erweitern der Region, indem Aurora-Teilchen einfliessen, die Steigerung des Energieflusses (ein Aufhellen der Polarlichter) und die Region in unmittelbarer Nähe des geomagnetischen Poles, der relativ frei von Teilchenzufuhr auf die Atmosphäre ist.