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Polarlichter am helllichten Tag

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Stellen Sie sich vor, Sie lebten auf einem Planeten, an dessen Himmel den ganzen Tag lang Polarlichter zu sehen wären. Rund um die Uhr, selbst bei hellem Tageslicht, scheinen helle Vorhänge und Wellen am Himmel, und verzaubern jeden der nach oben schaut.

News Flash: Astronomen haben einen solchen Planeten entdeckt. Es ist die Erde.

"Unser eigener Planet hat 24 Stunden am Tag Polarlichter", sagt Jim Spann vom Marshall Space Flight Center, "und wir können sie sogar bei hellem Tageslicht beobachten." Der Trick, erklärt er, ist es die richtige Wellenlänge zu wählen. "Wenn wir aus dem Weltraum mithilfe eines Ultraviolett (UV) Filters auf die Erde blicken, sehen wir die ganze Zeit Polarlichter. Es ist ein wundervoller Anblick.

Das Ausmaß dieses Phänomens wurde vor zwölf Jahren von NASAs Polar Satelliten enthüllt. Wie der Name schon sagt, umkreist Polar die Erde über ihren Polen, in einem Bogen bis zu 57.000 km Höhe, wo wir einen guten Blick auf die darunter liegenden Polarlichter haben. Polar ist ausgerüstet mit speziellen UV Filtern, die es erlauben Polarlichter im hellen Sonnenlicht zu fotografieren und "wir waren überrascht, die nördlichen und südlichen Polarlichter die gesamte Zeit über aktiv zu sehen", sagt Spann, einer der Wissenschaftler welche die UV Instrumente des Satelliten entwickelten.

Als Beispiel zeigt er diesen Film einer aktuellen Aufnahme der Polarlichter über der Antarktis. Direkt vor diesem Video schlug eine solare Windböe auf das Magnetfeld der Erde und löste einen leichten geomagnetischen Sturm aus. Sichtbare Polarlichter -- welche wir mit dem bloßen Auge sehen können -- waren schwach, aber "Polars UV Kamera nahm einen prächtigen Ausbruch auf", sagt Spann.

Schauen Sie sich den Film noch einmal an; er hebt ein altes Rätsel hervor. Vor langer Zeit bemerkten Beobachter in der Arktis, dass die leichten Polarlichter -- die Langweiligen die sie fast jede Nacht sahen -- manchmal ohne Vorwarnung ausbrachen, und zu einem umwerfenden Ereignis aus Licht und Farben wurden. Die Wissenschaftler des 20. Jahrhunderts nannten diese Ereignisse etwas untertrieben "Substürme." Ein guter Substurm kann eine Energie von einhunderttausend Milliarden (1014) Joule freisetzen, so viel wie ein Erdbeben der Stärke 5. Obwohl Polarlichter, allgemein betrachtet, verstanden werden (sie werden durch Sonnenaktivität ausgelöst), ist die plötzliche Gewalt von Substürmen eines der größten Rätsel der Weltraumwissenschaften. 

Der antarktische Ausbruch ist ein klassischer Substurm. "Wir sehen im UV Licht reichlich davon", sagt Spann. "Polars Fähigkeit sowohl bei Tag als auch bei Nacht zu beobachten, erlaubt es uns Substürme einzufangen, die andere Satelliten vielleicht verpassen."

 Die Fähigkeit wird nun gut verwendet. Polar unterstützt derzeit THEMIS, eine Flotte von fünf Raumschiffen, welche die NASA im Februar 2007 startete, um das Geheimnis der Substürme zu lösen. Was löst diese Ereignisse aus? Woher stammt ihre Energie? Dies sind einige der Fragen die THEMIS beantworten soll.

Die fünf THEMIS Satelliten sind mit Sensoren ausgerüstet, um die Komplexe Ebbe und Flut von Teilchen und Feldern in der Magnetosphäre der Erde aufzuzeichnen. (Die Magnetosphäre ist eine riesige Blase um die Erde herum. Es ist das "Kraftfeld", das uns vor dem Sonnenwind schützt, und das mit Polarlichtern aufleuchtet, wenn solare Windböen es treffen.) Während ein einzelnes Raumschiff vielleicht durch die sich plötzlich verändernde Elektrodynamik der Magnetosphäre verwirrt wäre, ist das THEMIS Quintett durch seine Zusammenarbeit in der Lage, auch aus sehr  komplizierten Ereignissen, sinnvolle Daten zu gewinnen. Forscher hoffen, dass dies zu einem Verständnis des Phänomens der Substürme führen wird.  

Polar ist wertvoll, weil kein anderes Raumschiff solch einen globalen Ausblick auf die Polarlichter hat. "Wir liefern das Gesamtbild, während THEMIS die entscheidenden Details aussortiert."

Mit einem Alter von 12 Jahren, ist Polar schon weit über seine geplante Einsatzzeit hinaus. "Es ist erstaunlich, dass er immer noch in Betrieb ist", bemerkt Spann. Indem es THEMIS hilft, ist das Raumschiff sogar kurz davor an einer neuen Entdeckung teilzuhaben.

Selbst für Polar müssen die Polarlichter aber mal ausgehen. Während der Entstehung dieses Artikels war der letzte Treibstoff des Raumschiffs verbraucht, was seine Fähigkeit beeinflusst, die Pole der Erde weiter so genau zu beobachten. Trotzdem glauben die Missionsplaner, dass sie noch weitere ein oder zwei Monate an Beobachtungen aus Polar herausquetschen können, um THEMIS zu unterstützen. Seine letzten Bilder sind vielleicht die Schlüssel für die Lösung des Rätsels um die Polarlichter.

Lebewohl Polar -- und danke für all die Substürme!

Quelle: Science(at)NASA

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