Polarlicht vorhersagen

In diesem Blog erklären wir dir alle Daten, die du brauchst, um das Polarlicht vorhersagen zu können.

Nordlichter vorhersagen und fotografieren

Wenn du den Hohen Norden bereisten möchtest, um dort das Polarlicht zu beobachten und zu fotografieren, musst du lernen das Polarlicht vorhersagen zu können. In diesem Blog lernst du Alles über Sonnenstürme, wann diese auf der Erde eintreffen, ob es Polarlicht gibt und natürlich, ob das Wetter mitspielt.

Das Polarlicht vorhersagen mit folgenden Parametern:

X-Ray Flux
Sonnenflecken
LASCO-Satellitenfilm
Sonnenwind-Vorhersage
Partikelgeschwindigkeit
Partikeldichte
Bz-Wert
Magnetometer

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Polarlicht vorhersagen: Der Sonnenwind

Auf der Sonne findet Kernfusion statt. Das einfachste Atom des Universums, der Wasserstoff, wird zu Helium fusioniert. Dabei werden enorme Energien frei. Durch die hohen Temperaturen auf der Sonne kommt der Wasserstoff dort fast nur als Ion vor: Ein positiv geladenes Proton, sein Elektron hat er abgegeben. Durch die thermischen Prozesse und Teilchenströme auf der Sonne entstehen extrem starke magnetische Felder. Diese Felder beschleunigen die Ionen und Elektronen zur Erde, es entsteht ein konstanter Strom aus Teilchen, der Sonnenwind. Pro Sekunde verliert die Sonne 1.000.000t an Masse.

Manchmal kommt es auf der Sonne zu extrem starken Sonneneruptionen. Bei diesen Eruptionen werden besonders schnelle Teilchen konzentriert in das Weltall geschleudert. Ist eine solche Sonneneruption erdgerichtet, so lässt sich damit Polarlicht vorhersagen. Treffen die geladenen Teilchen auf das Erdmagnetfeld so kann Polarlicht entstehen. Sonneneruptionen entstehen aus den Sonnenflecken heraus. Sonnenflecken sind kältere Bereiche in der äußeren Hülle der Sonne, sie lassen sich einfach beobachten.

Gab es nun eine Sonneneruption und du kannst einen merklichen Anstieg des X-Ray Flux feststellen, so musst du um das Polarlicht vorhersagen zu können natürlich auch schauen, ob der Teilchenauswurf die Erde erreichen kann. Da die Sonne eine Kugel ist und sich die Erde um diese dreht, kann es sein, dass der Teilchenstrom einfach an uns vorbeigeht.

Hier helfen die Sonnenflecken. Die SOHO/SDO-Satelliten beobachten die Sonne. Sie befinden sich geostationär vor und hinter der Erde und betrachten daher die Sonne aus unserer Perspektive. Wenn du auf dem Satellitenbild erkennen kannst, dass eine Gruppe aus Sonnenflecken recht mittig auf der Sonnenscheibe zu sehen ist, dann kann der Sonnensturm die Erde treffen.

Polarlicht vorhersagen: X-Ray Flux

Wenn sich auf der Sonne eine Eruption ereignet, werden elektrische Ladungen extrem stark beschleunigt. Hierdurch entsteht Röntgenstrahlung. Diese Röntgenstrahlung bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit zur Erde und erreicht uns demnach innerhalb von 8min. Die geladenen Teilchen des Sonnensturms hingegen brauchen 48h-72h bis zur Erde.

Aus diesem Grund ist der erste Indikator um Polarlicht vorhersagen zu können der X-Ray Flux, die Menge der von der Sonne ausgestoßenen Röntgenstrahlung. Wie im weiteren Verlauf sind alle Grafiken und Daten von www.polarlicht-vorhersage.de entnommen. Die Seite ist auf Deutsch, aber die Grafiken lassen sich nonverbal verstehen. Es ist die kompakteste Website, alle nötigen Daten einzusehen.

Der X-Ray Flux befindet sich immer im Bereich einer Intensität von „B“. Kommt es zu einer Sonneneruption, so schnellt der Graph nach oben. Starke Eruptionen erreichen „M“ oder „X“ auf der logarithmischen Skala. Entdeckst du dort einen Ausbruch mit dieser Stärke, dann könnte es Polarlichter geben und du kannst dich auf die weiteren Werte um Polarlicht vorhersagen zu können, konzentrieren.

Polarlicht vorhersagen: LASCO-Satellitenfilm

Auch die beiden LASCO-Satelliten befinden sich in einer geostationären Position. Mit Hilfe dieser lässt sich feststellen, ob der Sonnensturm die Erde erreichen könnte. Kurz nachdem du auf dem X-Ray Flux einen Anstieg feststellst, kannst du auf dem LASCO-Film sehen, ob der Auswurf symmetrisch aussieht oder z.B. nur in eine Richtung geht.

Wenn der Sonnensturm in Richtung Erde unterwegs ist, so muss die Eruption aus unserer Perspektive symmetrisch wirken. Um das Polarlicht vorhersagen zu können musst du dies abschätzen. Ist auf dem LASCO-Film hingegen zu erkennen, dass die Eruption nur in eine Himmelsrichtung geht, so wird der Sonnensturm die Erde wahrscheinlich verfehlen.

Sonnenwind-Vorhersage

Die NASA betreibt demnach mehrere Satelliten, um das Polarlicht vorherzusagen. Vielmehr ist das Polarlicht nur ein visuelles Nebenprodukt eines Sonnensturms. Bei einem starken Sonnensturm wird die Kommunikation mit Satelliten gestört und es kann zu Ausfällen kommen. Daher besteht ein berechtigtes Interesse an einer Vorhersage des Sonnenwindes.

Das Polarlicht ist eben ein schöner Nebeneffekt. Aus all den Daten der Sonnenbeobachtung berechnet die NASA eine Sonnenwind-Vorhersage. Diese wird alle 24h aktualisiert. Du musst dich also etwas gedulden, bis die NASA eine Eruption in der Vorhersage berücksichtigen kann. Die Vorhersage ist einfach zur verstehen. Die Erde ist der gelbe Punkt. Die Animation zeigt die Teilchendichte, die im zeitlichen Verlauf zu erwarten ist. W

enn du dort entsprechend eine hohe Dichte siehst, kannst du das Datum ablesen und weißt den ungefähren Zeitraum. Auch erkennst du, dass es eigentlich immer einen Sonnenwind gibt, er in mehreren Spiralarmen aus der Sonne austritt. Immer, wenn die Erde vom Sonnenwind getroffen wird, gibt es eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Polarlicht. Dieses ist aber nur im Hohen Norden zu beobachten.

Polarlicht vorhersagen: Warten auf den Teilchenwind

Trotz all der Satelliten die die NASA betreibt ist die Vorhersage des Sonnenwindes und von Sonneneruptionen extrem kompliziert. Die Sonne ist 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und es existiert ein komplexes, interplanetares Magnetfeld. Diesem sind die geladenen Teilchen unterworfen. Es kann also viel passieren auf dem Weg zur Erde, dass wir einfach nicht messen können. Wenn du Polarlicht beobachten möchtest, musst du geduldig sein und auf den Teilchenwind warten.

Partikeldichte DSCVOR-Satellit

Der Zusammenhang ist ganz einfach: Die Teilchen des Sonnenwinds stoßen mit den Teilchen in der Erdatmosphäre zusammen und regen diese dadurch zum Leuchten an. Je mehr Teilchen von der Sonne auf die Erde treffen, desto mehr Licht entsteht in der Erdatmosphäre und umso intensiver ist das Polarlicht. Die Teilchendichte wird durch den DSCVOR-Satellit erfasst. Solange der DSCVOR-Satellit keine hohe Teilchendichte anzeigt, ist ein intensives Polarlicht unwahrscheinlich. Eine hohe Teilchendichte wird farblich hervorgehoben.

Partikelgeschwindigkeit DSCVOR-Satellit

Je schneller ein Teilchen ist, desto größer ist die kinetische Energie. Die kinetische Energie wird während den Stößen mit den Teilchen der Erdatmosphäre in Quanten (=Portionen) abgegeben. Je größer die kinetische Energie, desto mehr Teilchen können angeregt werden und umso tiefer kann der Sonnenwind in die Atmosphäre eindringen und damit andere Farben erzeugen. Auch die Teilchengeschwindigkeit wird farblich hervorgehoben.

Bz-Wert DSCVOR-Satellit

Die beiden vorherigen Werte zeigen an, ob es in der Nacht noch Potential auf Polarlicht gibt. Wie bereits erwähnt ist das Zusammenspiel des Erdmagnetfeldes zusammen mit dem Magnetfeld der Sonne extrem kompliziert. Es kann passieren, dass sich viele Teilchen im Erdmagnetfeld befinden, diese aber nie in Richtung der Pole gelenkt werden – das Polarlicht bleibt aus. Erst, wenn der Bz-Wert des Erdmagnetfeldes negativ wird, so ist mit Polarlicht zu rechnen. Auch dies wird farblich markiert.

Polarlicht vorhersagen: Magnetometer

Die letzte Instanz sind die Magnetometer. Diese bringe dir nur etwas, wenn du gerade keinen freien Blick auf den Nachthimmel hast und du auf eine Wolkenlücke wartest. Denn wenn du einen freien Blick auf den Himmel hast, dann kannst du das Polarlicht sehen. Die Magnetometer können kein Polarlicht vorhersagen, diese können nur die aktuelle Auswirkung des Sonnenwindes auf das Erdmagnetfeld messen. Dies korreliert mit der Intensität des Polarlichts.

Wenn Strom fließt, dann erzeugt dieser ein Magnetfeld. Entsprechend erzeugt eine große Anzahl an geladenen Teilchen in der Erdatmosphäre, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, ein eigenes Magnetfeld. Dieses wirkt dem Magnetfeld der Erde entgegen. Das Erdmagnetfeld ist eigentlich konstant. Trifft nun eine große Menge geladener Teilchen auf das Magnetfeld, so ändert sich der Messwert der magnetischen Feldstärke an den Magnetometern in kurzer Zeit, es kommt zu starken Ausschlägen. Diese können auf dem Diagramm der Magnetometer eingesehen werden.

Auf dem Diagramm lässt sich zudem erkennen, wie weit nach Süden das Polarlicht beobachtet werden kann. Je weiter nach Süden sich dieses erstreckt, desto weiter im Süden befindliche Magnetometer werden beeinflusst. Du kannst damit Polarlicht vorhersagen und sogar die Ausdehnung feststellen! Die Magnetometer sind zur Beobachtung des Polarlichts das wichtigste Tool.

Wetter und Polarlicht vorhersagen

All die Messwerte und Daten mit denen du Polarlicht vorhersagen kannst helfen dir nichts, wenn es nachts bewölkt ist. Aus diesem Grund bietet VIEWFINDR eine spezielle Wettervorhersage, die dir zeigt, ob Wolkenlücken und ein klarer Nachthimmel zu erwarten sind. Wenn du auf den Magnetometern Aktivität des Polarlichts siehst, aber keinen freien Blick auf den Himmel hast, kannst du mit unserer Wettervorhersage sehen, ob eine Wolkenlücke den Himmel freigeben wird. Hier zu verwendest du in VIEWFINDR einfach den Parameter „Sternenhimmel“.