Wie entstehen Polarlichter? Woher die Nordlichter ihre Farben haben

Schimmernde grüne Lichtvorhänge wogen über einen dunklen Winterhimmel, manchmal mit rosa und violetten Säumen, falten und bewegen sich, als wären sie lebendig. Seit Jahrtausenden erzählen Menschen Geschichten über die Nordlichter. Heute wissen wir: Es ist eine riesige natürliche Lichtshow, angetrieben von der Sonne.

Wind von der Sonne

Die Sonne schickt uns nicht nur Licht. Sie bläst auch ständig einen Strom elektrisch geladener Teilchen ins All, vor allem Elektronen und Protonen – den Sonnenwind. Er reist mit Hunderten Kilometern pro Sekunde und erreicht die Erde in wenigen Tagen. Bei Sonnenstürmen wie koronalen Massenauswürfen schleudert die Sonne riesige Teilchenwolken hinaus, die den Strom stark verstärken.

Der magnetische Schild der Erde

Die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben, das tief im flüssigen Eisenkern entsteht. Es bildet eine schützende Blase, die Magnetosphäre, die den Großteil des Sonnenwinds ablenkt. Nahe den magnetischen Polen biegen die Feldlinien jedoch in den Planeten hinein. Stört der Sonnenwind die Magnetosphäre, werden Energie und Teilchen entlang dieser Linien in die Polarregionen geleitet.

Die Lichtshow

Hoch oben, in etwa 100 bis 300 Kilometern Höhe, stoßen die Teilchen mit Sauerstoff und Stickstoff zusammen. Die Stöße geben diesen Atomen und Molekülen zusätzliche Energie. Kehren sie in ihren Normalzustand zurück, geben sie die Energie als Licht ab – ähnlich wie das Gas in einer Neonröhre leuchtet, wenn Strom hindurchfließt.

Weil die Teilchen entlang der Feldlinien ankommen, bildet das Polarlicht einen ovalen Ring um jeden Magnetpol. Im Norden heißt es Aurora borealis, im Süden Aurora australis.

Warum die Farben verschieden sind

• Grün, die häufigste Farbe, stammt von Sauerstoffatomen in etwa 100 bis 250 Kilometern Höhe.
• Rot kommt von Sauerstoff weit oben, über etwa 250 Kilometern, wo die Luft sehr dünn ist – besonders bei starken Stürmen.
• Blau und Violett stammen vom Stickstoff, oft an den Unterkanten der Vorhänge.

Kameras zeigen oft mehr Farbe als unsere Augen, weil unser Nachtsehen bei schwachem Licht Farben schlecht erkennt.

Wo und wann man sie sieht

Am besten unter dem Polarlichtoval, etwa 65 bis 72 Grad Nord: Nordnorwegen, Island, Finnisch-Lappland, Nordschweden, Kanada und Alaska. Wähle eine klare, dunkle Nacht zwischen etwa September und März, weit weg von Stadtlicht, und prüfe eine Polarlicht-Vorhersage.

Polarlichter sind um das Sonnenmaximum häufiger, den Höhepunkt des etwa elfjährigen Aktivitätszyklus. Beim außergewöhnlichen geomagnetischen Sturm vom 10. und 11. Mai 2024 waren Polarlichter weit im Süden zu sehen – in ganz Deutschland, in Teilen Südeuropas und sogar in der Türkei.

Mehr als ein schöner Anblick

Dieselben Sonnenstürme, die herrliche Polarlichter erzeugen, können Satelliten, GPS und Funk stören und im Extremfall Stromnetze beschädigen. Darum beobachten Behörden wie das Space Weather Prediction Center der NOAA die Sonne rund um die Uhr.

Kurz gesagt

• Polarlichter entstehen durch geladene Teilchen von der Sonne, den Sonnenwind.
• Das Erdmagnetfeld leitet einige davon in die Polarregionen.
• Sie treffen in 100–300 km Höhe auf Sauerstoff und Stickstoff, die dann Licht abgeben.
• Grün und Rot kommen vom Sauerstoff, Blau und Violett vom Stickstoff.
• Am besten beobachtet man unter dem Polarlichtoval in dunklen, klaren Nächten von September bis März.
• Polarlichter sind am stärksten nahe dem Höhepunkt des elfjährigen Sonnenzyklus.