Aurora

Aurora, Leuchterscheinung der oberen Erdatmosphäre, die vor allem in hohen Breiten beider Hemisphären auftritt; Aurora auf der Nordhalbkugel wird Aurora borealis, Aurora polaris oder Nordlicht genannt, auf der Südhalbkugel Aurora australis oder Südlicht.

NASA/Johnson Space Center/Earth Sciences and Image Analysis Laboratory

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Just as charged particles trapped in the Van Allen belts produce auroras on Earth when they crash into the uppermost atmosphere near the…

A brief treatment of auroras follows. For full treatment, see ionosphere and magnetosphere.

Auroras are caused by the interaction of energetic particles (electrons and protons) of the solar wind with atoms of the upper atmosphere. Diese Wechselwirkung ist größtenteils auf hohe Breitengrade in ovalen Zonen beschränkt, die die magnetischen Pole der Erde umgeben und eine mehr oder weniger feste Ausrichtung zur Sonne haben. In Zeiten geringer Sonnenaktivität verschieben sich die Polarlichtzonen polwärts. In Zeiten intensiver Sonnenaktivität erstrecken sich die Polarlichter gelegentlich bis in die mittleren Breitengrade; so wurde das Polarlicht in den Vereinigten Staaten schon bis zum 40° südlicher Breite gesehen. Polarlichter treten typischerweise in einer Höhe von etwa 100 km (60 Meilen) auf, können aber auch überall zwischen 80 und 250 km (etwa 50 bis 155 Meilen) über der Erdoberfläche auftreten.

Auroras take many forms, including luminous curtains, arcs, bands, and patches. Der gleichmäßige Lichtbogen ist die stabilste Form des Polarlichts, die manchmal stundenlang ohne erkennbare Veränderungen bestehen bleibt. Bei einem großen Spektakel treten jedoch auch andere Formen auf, die häufig dramatische Schwankungen aufweisen. Die unteren Ränder der Bögen und Falten sind in der Regel viel schärfer definiert als die oberen Teile. Grünliche Strahlen können den größten Teil des Himmels polwärts des magnetischen Zenits bedecken und in einem Bogen enden, der in der Regel gefaltet ist und manchmal von einem unteren roten Rand gesäumt wird, der sich wie ein Faltenwurf kräuseln kann. Das Schauspiel endet mit einem polwärts gerichteten Rückzug der Polarlichtformen, wobei die Strahlen allmählich in diffuse Bereiche weißen Lichts übergehen.

Auroras erhalten ihre Energie von geladenen Teilchen, die sich entlang gebündelter, seilartiger Magnetfelder zwischen Sonne und Erde bewegen. Die Teilchen werden vom Sonnenwind angetrieben, vom Magnetfeld der Erde eingefangen (siehe geomagnetisches Feld) und nach unten zu den Magnetpolen geleitet. Sie stoßen mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen zusammen, wobei sie Elektronen abschlagen und Ionen in angeregten Zuständen hinterlassen. Diese Ionen senden Strahlung verschiedener Wellenlängen aus, die die charakteristischen Farben (rot oder grünlich-blau) des Polarlichts erzeugen.

Neben der Erde zeigen auch andere Planeten des Sonnensystems, die eine Atmosphäre und ein starkes Magnetfeld haben – z. B. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – Polarlichtaktivitäten in großem Umfang. Polarlichter wurden auch auf dem Jupitermond Io beobachtet, wo sie durch die Wechselwirkung der Io-Atmosphäre mit dem starken Magnetfeld des Jupiters entstehen.