Warum erscheint der Mond am Horizont größer?

Gestern war mal wieder Vollmond und wer etwa um 19:00 Uhr Richtung östlichen Horizont geschaut hat, konnte ihn aufgehen sehen. Beim Aufgehen und in Horizont Nähe leuchtet der Mond nicht nur schön orange, sonder erscheint auch deutlich größer. Aber warum ist das so?

Offensichtlich ist, dass der Mond zu jeder Zeit die selbe Größe haben muss. Warum wirkt er dann nahe des Horizontes deutlich größer? Eine Überlegung wäre, dass genau wie die Rotfärbung des Mondes bei Auf- und Untergang, auch die Größenillusion etwas mit unserer Atmosphäre zu tun haben könnte (vgl. Rotfärbung der Sonne). Das lässt sich allerdings schnell widerlegen, indem man den Mond fotografiert. Auf Fotos wirkt der Mond immer gleich groß bzw. klein, egal wo er gerade steht. Es muss also einen anderen Grund geben.

Natürlich gibt es aber auch schon eine Erklärung, die eher aus der Gehirnforschung kommt. Entscheidend ist nämlich die Art und Weiße, wie unser Gehirn die Größe eines Objekts mit dessen Entfernung verknüpft. Ist ein Objekt sehr weit entfernt und erscheint trotzdem noch relativ groß, so muss es tatsächlich sehr groß sein. Genau so ist es mit dem Mond. Der Mond ist etwa 400.000 Kilometer von der Erde entfernt. Steht der Mond aber irgendwo am Himmel, so hat unser Gehirn keinen Anhaltspunkt, wie weit er wirklich entfernt ist. Etwas anders ist das in Horizontnähe. Hier stehen Vergleichsobjekte zur Verfügung und man erkennt sofort, dass der Mond noch viel weiter weg ist, als beispielsweise der Berg am Horizont. Unser Gehirn erkennt das auch und schließt daraus, dass der Mond riesig sein muss, wenn man ihn trotzdem noch so deutlich sieht. Durch diese Verknüpfung lässt unser Gehirn den Mond noch etwas größer aussehen, wenn er gerade auf oder untergeht.

Ein aufgehender Mond ist somit doppelt spektakulär. Er erscheint uns größer als sonst und ist auch noch leicht rötlich gefärbt.

 

Quelle:

https://www.spektrum.de/frage/warum-erscheint-der-mond-am-horizont-groesser/912361

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Können Glasscherben einen Waldbrand auslösen?

Wie immer um diese Jahreszeit wüten leider auch dieses Jahr wieder Waldbrände in vielen Regionen der Erde. Den brasilianischen Amazonas Regenwald trifft es dieses Jahr ganz besonders schlimm. Es gibt viele verschiedene Wege, wie so ein Waldbrand entstehen kann. Ein viel zu häufig auftretender Grund ist auch die Unachtsamkeit von uns Menschen. Ein Feuer im Wald oder ein weggeworfener Zigarettenstummel sind häufig die Ursache für einen Brand. Vielerorts wird auch davor gewarnt Glasflaschen oder Ähnliches in den Wald zu werfen, da Glasscherben nachgesagt wird, sie könnten mit Hilfe des Sonnenlichts einen Brand entfachen. Aber ist das wirklich so?

Viele von euch haben sicher als Kind einmal mit einer Lupe und der Sonne ein Stück Papier zum brennen gebracht. Klar, das funktioniert. Aber bei einer Lupe handelt es sich auch um ein Vergrößerungsglas, das entsprechend geformt ist. Eine Lupe ist in der Lage das Sonnenlicht auf einen Punkt zu bündeln. Die Entfernung zu diesem Punkt, nämlich die Brennweite, ist genau festgelegt. Glasscherben, wie beispielsweise ein abgebrochener Flaschenboden, sind in der Regel nicht lupenartig geformt und sind somit nur sehr bedingt in der Lage das Sonnenlicht zu bündeln. Tatsächlich haben sich auch schon Wissenschaftler mit dieser Thematik beschäftigt und haben versucht mit Hilfe unterschiedlichster Glasscherben diverses Waldmaterial zum brennen zu bringen. In keinem der Versuche wurde die Zündtemperatur der Materialien, die bei etwa 300°C liegt, erreicht, so dass ein Brand hätte entstehen können. In den meisten Fällen lagen die maximalen Temperaturen sogar weit darunter. Noch dazu kommt, dass die Wissenschaftler in ihren Versuchen die Glasscherben in berechneter Brennweite über dem Boden und in optimalem Winkel zur Sonne platziert haben. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Flaschenboden einige Zentimeter über dem Boden optimal zur Sonne ausgerichtet ist, ist dann doch eher gering.

Es lässt sich also sagen, dass Glasscherben in Wald wohl kaum einen Waldbrand auslösen können. Nichtsdestotrotz gehört Glas natürlich überhaupt nicht in den Wald, sondern im besten Fall in den Altglascontainer. Kritischer wird es, wenn etwa Kosmetikspiegel, Brillen, Lupen oder ähnliches Vergrößerungsglas im Wald landet. Diese gekrümmten Gläser sind sehr wohl in der Lage sehr hohe Temperaturen zu erzeugen. Auch mit Wasser gefüllte ganze Flaschen können diesen Effekt erzeugen, da Wasser bekanntermaßen ebenfalls einen Vergrößerungseffekt hat und damit ähnlich einer Lupe wirken kann.

Am besten ist natürlich einfach gar kein Müll im Wald, denn dort gehört er definitiv nicht hin!

 

Quellen:

https://www.spektrum.de/frage/koennen-glasscherben-waldbraende-verursachen/1668836

https://www.mdr.de/nachrichten/faktencheck-scherben-waldbrand100.html

Wie entstehen Kondensstreifen?

Achtung Spoileralarm: Nein Kondensstreifen sind keine Chemtrails!!!

Auch wenn sich diese Verschwörungstheorie hartnäckig hält, haben Kondensstreifen in keinster Weise etwas mit dem absichtlichen Versprühen von irgendwelchen Chemikalien zu tun. Aber wie genau entstehen sie dann und warum können sie so unterschiedlich aussehen?

Bei der Verbrennung von Kerosin in den Triebwerken eines Flugzeugs entsteht hauptsächlich Wasserdampf und CO₂. Da Kerosin aber ähnlich wie Benzin oder Diesel kein Reinstoff ist, sondern aus vielen verschiedenen Substanzen besteht, entstehen durch die unsaubere Verbrennung einzelner Bestandteile auch Rußpartikel. Feinste Wasserdampfteilchen sind erst einmal unsichtbar. Die Rußpartikel dienen allerdings als Anlagerungsstellen für den Wasserdampf, der dort bei den in der Flughöhe herrschenden Temperaturen kondensiert. Man spricht von Kondensationskeimen. Natürlich lagert sich nicht nur ein Wasserteilchen an ein Rußpartikel. In sehr kurzer Zeit bilden sich Tropfen große Ansammlungen, die bei den dort herrschenden Temperaturen in der Regel gleich zu Kristallen gefrieren. Sobald die Gebilde eine gewisse Größe erreicht haben wird an ihnen das Licht so stark gestreut, dass es für uns weiß erscheint (vgl.“Warum sind Wolken weiß„). Dadurch, dass die Triebwerke konstant laufen, können dann die bekannten Kondensstreifen hinter den Flugzeugen entstehen.

Wie lang sich ein Kondensstreifen hält oder auch ob überhaupt einer entsteht ist von der Luft abhängig, durch die das Flugzeug gerade fliegt. Ausschlaggebend ist vor allem die dort vorherrschende Luftfeuchtigkeit. Ist die Luft zu trocken, lösen sich die Wasserteilchen sehr schnell auf und man sieht gar nichts. Bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit können Kondensstreifen auch mal über mehrere Stunden am Himmel bleiben bis sie durch Luftströmungen in ein Gebiet trockenerer Luft geschoben werden. Je nach Luftbewegung können Kondensstreifen quasi jede Form annehmen, vorausgesetzt sie bleiben lange genug erhalten.

 

Quellen:

http://www.airliners.de/warum-chemtrails-kondensstreifen-antworten-cockpit/34692

https://weather.com/de-DE/wissen/wetterlexikon/news/kondensstreifen-so-entstehen-die-kunstlichen-wolken

Wie entstehen Himmelsspiegelungen?

Vielleicht hast du auch schon einmal ein solches Phänomen gesehen. Ein regenbogenfarbiger Fleck oder Streifen am Himmel. Diese Erscheinungen kommen gar nicht so selten vor und werden zusammenfassend als Halo-Erscheinungen bezeichnet. Aber wie entstehen diese und wann kann man sie beobachten?

Auf Grund der auftretenden Regenbogenfarben, liegt eine ähnliche Entstehung nahe (vgl. Wie entsteht ein Regenbogen). Das Sonnenlicht wird auch hier gebrochen und reflektiert. Allerdings geschieht das nicht an Regentropfen, sondern an Eiskristallen in der Atmosphäre. Dies Kristalle treten meist in hohen Schleierwolken auf. Durch die Vielfalt solcher Eiskristalle gibt es auch viele verschiedene Erscheinungsformen von Halos. Die im Bild gezeigte, sogenannte „Nebensonne“ ist ein bunter Fleck. Häufig sind aber auch ringförmige Erscheinungen neben oder um die Sonne zu sehen. Insgesamt sind über 50 verschiedene Halo Formen bekannt, wobei noch nicht jede bis ins Detail erklärt werden kann.

Bei sehr kalten Temperaturen im Winter kann man die Phänomene auch mal bei tief hängendem Nebel beobachten. Im sogenannten Eisnebel können sich auch Eiskristalle bilden und beispielsweise einen Ring um die Sonne erscheinen lassen. In seltenen Fällen können durch die Überlagerung mehrerer Halos spektakuläre Bilder entstehen.

 

Quellen:

https://wetterkanal.kachelmannwetter.com/was-sind-haloerscheinungen/

https://www.meteoros.de/themen/halos/

Wie entsteht Morgen- bzw. Abendrot?

Auch wenn die Tage schon immer kürzer werden, kann man im Moment häufig sehr schöne Sonnenuntergänge oder für Frühaufsteher auch Sonnenaufgänge bewundern. Der orangene bis tiefrote Himmel kurz nachdem die Sonne hinter dem Horizont verschwindet, bzw. kurz bevor sie aufgeht, ist eines der schönsten Himmelsphänomene. Aber wie kommt es eigentlich, dass der Himmel und vor allem die angestrahlten Wolken sich in solch kräftigen Farben zeigen?

Tagsüber ist ein wolkenloser Himmel strahlend blau. Hier taucht bereits die erste Frage auf: Warum ist das so?

Das Sonnenlicht, das uns in der Regel weiß erscheint, besteht tatsächlich aus allen Farben des Regenbogens (vgl. Wie entsteht ein Regenbogen). Das Licht all dieser Farben überlagert ergibt weißes Licht. Dieses weiße Licht dringt dann in die Erdatmosphäre ein. Dort trifft es auf Moleküle in der Luft – vorwiegend Stickstoff und Sauerstoff. An diesen Molekülen wird das Licht der Sonne gestreut, es verändert also seine Richtung. Licht verschiedener Wellenlängen und damit verschiedener Farben wird allerdings nicht gleichstark gestreut. Kurzwelliges blaues Licht wird deutlich stärker gestreut, als langwelliges rotes Licht. Da bei hohem Sonnenstand tagsüber der Weg des Lichts durch die Erdatmosphäre relativ kurz ist, wird hauptsächlich das blaue Licht gestreut. Das gestreute Licht ist das, was wir dann sehen. Der Himmel erscheint somit blau.

Morgens oder auch abends, wenn die Sonne tief über dem Horizont steht bzw. gerade auf oder untergeht, ist der Weg des Lichts bis zu uns deutlich länger. Der Weg ist so lang, dass das blaue Licht so weit gestreut wird, dass es zum großen Teil gar nicht mehr bei uns ankommt. Was wir dann sehen ist die Streuung des roten Lichts und der Himmel oder auch die angestrahlten Wolken erscheinen rot. Wolken strahlen deshalb, weil sie das Licht der Sonne ganz einfach reflektieren. Aus diesem Grund sind sie tagsüber auch weiß (vgl. Warum sind Wolken weiß).

Wenn du nun das nächste Mal einen Sonnenuntergang bestaunst, weißt du jetzt auch wie dieses spektakuläre Farbenspiel entsteht.

 

Quellen:

https://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/himmelsblau-und-abendrot/

https://wetterkanal.kachelmannwetter.com/wie-entsteht-morgenrot-und-abendrot/

Wie entsteht eine (totale) Mondfinsternis?

Diesen Freitag (27.7.2018) gibt es mal wieder ein astronomisches Großereignis. Eine totale Mondfinsternis. Vielleicht hast du auch schon davon gehört, es wird nämlich die längste in diesem Jahrhundert. Aber was genau ist eigentlich eine (totale) Mondfinsternis und wie entsteht sie?

Da der Mond im wesentlichen nur aus Gestein besteht ist er nicht in der Lage selber zu leuchten. Wir können ihn nur deswegen sehen, weil er von der Sonne angestrahlt wird und das Licht der Sonne reflektiert. Der Mond kreist ja bekanntlich um die Erde, wodurch auch die Mondphasen entstehen und wir den Mond nicht immer komplett sehen können. Je nachdem wie er im Verhältnis zur Erde und zur Sonne steht, sehen wir nur eine Sichel, bei Vollmond den ganzen Mond, oder bei Neumond auch mal gar nichts. Eine Mondfinsternis kann nur bei Vollmond entstehen, da der Mond von der Erde aus gesehen dann genau auf der gegenüberliegenden Seite zur Sonne steht. Wenn die Neigung der Rotationsebene des Mondes dann noch stimmt, kann es sein, dass der Mond durch den Schatten der Erde läuft. Ist das der Fall entsteht eine Mondfinsternis. Eine totale Mondfinsternis bedeutet, das wirklich der komplette Mond vom Erdschatten bedeckt ist und nicht nur ein Teil, wie bei einer partiellen Mondfinsternis. Je nachdem wie die Mond-Erde-Sonne-Konstellation zu diesem Zeitpunkt ist, kann die Mondfinsternis nur von einem bestimmten Teil der Erde aus beobachtet werden. Im Falle der Finsternis am Freitag ist das auch in Europa der Fall, wobei die Finsternis von Deutschland aus betrachtet bereits vor Mondaufgang einsetzt, so dass dieser beim Aufgehen schon teilweise verdeckt ist.

Der Mond ist übrigens auch während der Finsternis zu sehen, da ein Teil des Sonnenlichts von der Erdatmosphäre gestreut und auf den Mond geworfen wird. Allerdings ist dieses Licht viel schwächer, so dass der Mond nur schwach zu sehen ist. Meist erscheint der Mond dann leicht rötlich, weshalb er auch als Blutmond bezeichnet wird.

Die Finsternis beginnt in Deutschland etwa um 19:15, wobei wie bereits erwähnt, der Mond erst kurz vor 21:00Uhr aufgeht und dann schon teilweise verfinstert ist. Um 21:30 beginnt die Hauptphase, die dann bereits zu sehen ist. Die Maximale Verdunklung ist um 22:21 erreicht. Für weiter Uhrzeiten und Phasen der Mondfinsternis siehe:

https://www.timeanddate.de/finsternis/mond/2018-juli-27

Eine Mondfinsternis kann übrigens, im Gegensatz zur Sonnenfinsternis, gefahrlos mit bloßem Auge beobachtet werden. Die nächste totale Mondfinsternis ist dann erst im Januar 2019.

 

Quelle:

https://www.timeanddate.de/finsternis/totale-mondfinsternis

Warum sind Wolken weiß oder auch grau?

Weiße Wolken in einem blauen Himmel. So stellt man sich einen traumhaften Sommertag vor. Aber warum sind Wolken eigentlich weiß oder im Fall von Regenwolken auch grau?

Dazu müssen wir erst einmal verstehen, was die Farbe weiß eigentlich ist. Sie ist nämlich eine Überlagerung aller Farben des Spektrums der Sonne. Sonnenlicht ist somit auch weißes Licht. Genau dieses Sonnenlicht ist es auch, dass den Wolken ihre Farbe gibt. Fällt das Sonnenlicht nämlich auf eine Wolke, die ja bekanntlich aus sehr vielen, sehr kleinen Wassertropfen besteht, so wird das weiße Licht an diesen Tropfen in alle Richtungen gestreut. Die Wolke sieht also erst einmal von allen Richtungen weiß aus. Was passiert aber in einer Regenwolke, so dass sie grau bis fast schwarz erscheint?

Das Licht, das an den Tropfen in der Wolke gestreut wird muss natürlich trotzdem noch irgendwie durch die Wolke zu unserem Auge gelangen, damit wir es sehen können. Je dichter eine Wolke wird und je größer die Wassertropfen darin werden, desto unwahrscheinlicher ist es, dass ein Lichtstrahl eine Wolke komplett durchdringt und von unserem Auge gesehen werden kann. Die Intensität des Lichts, das Regenwolken durchdringt ist also deutlich abgeschwächt. Das Resultat ist eine graue bis hin zu einer fast schwarzen Wolke.

Bildlich kann man sich das Ganze etwa wie folgt vorstellen: Die Tröpfchen in einer Wolke fungieren wie sehr kleine Spiegel, die das eintreffende Licht in eine zufällige Richtung reflektieren (streuen). Bis zu einer gewissen Wolkendichte ist es sehr wahrscheinlich, dass zumindest ein Teil des eintreffenden Lichts trotz mehrfacher Spiegelung am Ende durch die Wolke gelangt. Je mehr Wassertropfen in einer Wolke sind und je größer diese werden, desto unwahrscheinlicher ist der Fall, dass ein Strahl die Wolke durchdringt und die Wolke erscheint grau.

Wie entsteht ein Gewitter?

Im letzten Beitrag ging es um die Entstehung eines Tornados in einer Gewitterwolke. Diese Woche geht es darum, wie denn eine solche Gewitterwolke und die zu einem Gewitter gehörigen Phänomene wie Blitz und Donner entstehen.

Als Grundvoraussetzung wird warme, feuchte Luft in Bodennähe benötigt. Das ist der Hauptgrund, warum Gewitter meist im Sommer stattfinden. Diese warme Luft steigt auf Grund geringerer Dichte nach oben. Auf dem Weg nach oben kühlt sie sich ab. Ab einem gewissen Punkt fängt die Feuchtigkeit in der Luft an zu kondensieren und es bildet sich eine Wolke. Bei der Kondensation des Wassers wird allerdings weitere Wärme frei, die die Luftmasse weiter nach oben steigen lässt. Das Ganze passiert bis zu einem Höhenbereich in dem es so kalt ist, dass die Wassertropfen anfangen zu gefrieren. Die Eiskristalle fallen dann in der Wolke nach unten, können aber durch den in der Wolke herrschenden Aufwind wieder nach oben transportiert werden. Dabei wachsen sie immer weiter an bis sie letztendlich so groß sind, dass der Aufwind sie nicht mehr mitreißen kann und sie als Hagel, Graupel oder große Regentropfen auf die Erde fallen. Durch das ständige Hoch und Runter der Eiskristalle und Wassertropfen in der Wolke lässt sich nicht verhindern, dass diese auch aneinander stoßen und reiben. Dabei können von den aufsteigenden Tropfen Elektronen an die herabfallenden Eiskristalle abgegeben werden. Durch eine hohe Häufigkeit dieses Prozesses in der Wolke entsteht ein Ladungsfeld mit einem Elektronenüberschuss am unteren Ende (Minuspol) und einer Elektronenarmut am Kopf der Wolke (Pluspol). Diese Ladungen in der Wolke interagieren nun auch mit der Erdoberfläche. Hier gilt das allgemeine physikalische Gesetz: „Gegensätze ziehen sich an, Gleiches stößt sich ab“. Die negativ geladene Unterseite der Wolke erzeugt dadurch eine positive Ladung auf der darunter liegenden Erdoberfläche. Die Elektronen werden dort von den Elektronen der Wolke abgestoßen und es entsteht auch hier eine Elektronenarmut (Pluspol). Zwischen dem Minuspol der Wolke, der durch weitere Ladungstrennung in der Wolke immer stärker wird, und dem Pluspol auf der Erdoberfläche herrscht nun eine Spannung. Diese Spannung kann übrigens mehrere hundert Millionen Volt betragen. Wenn die Spannung groß genug ist kann sie sich in Form eines Blitzes entladen. Die kritische Spannung die überwunden werden muss liegt bei etwa 170.000 Volt pro Meter Abstand zwischen Wolke und Erdoberfläche. Blitze können allerdings auch zwischen Wolken oder innerhalb einer Wolke entladen werden. Hierfür sind etwas geringere Spannungen nötig. Deshalb ereignet sich ein Großteil der Blitze in den Wolken und nur ein geringer Teil geht bis auf die Erde.

Ein Blitz ist in der Lage die Luft auf extrem hohe Temperaturen zu erwärmen. Die Luft unmittelbar um den Blitzkanal wird schlagartig auf bis zu 30.000°C erhitzt. Die erhitzte Luft breitet sich dabei explosionsartig aus und bildet eine Druckwelle. Diese Druckwelle vernehmen wir als Donner wenn sie unser Ohr erreicht. Durch verschieden Einflüsse auf dem Weg zu uns kann der Donnerton in eine längeres „Grollen“ verzerrt werden.

Das faszinierende Phänomen Gewitter beinhaltet natürlich noch viel mehr Details aber ich denke mit dem oben Beschriebenen kann man sich ungefähr ein Bild davon machen was sich in und um einer Gewitterwolke herum abspielt.

 

Quellen:

http://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/klima-und-wetter/gewitterblitze/

https://www.nela-forscht.de/2011/06/08/wie-entsteht-ein-gewitter/

Wie funktioniert die 3D- Technik im Kino und Fernsehen?

Mittlerweile wird ein Großteil der neuen Kinofilme auch in 3D gezeigt.

Aber wie funktioniert eigentlich diese 3D- Technik? Und warum braucht man dafür immer eine spezielle Brille?

Dass wir mit unseren Augen überhaupt dreidimensional sehen können, liegt daran, dass unsere Augen jeweils unterschiedliche Bilder aufnehmen und an das Gehirn weiterleiten. Durch den Abstand der Augen sind die beiden, von den Augen wahrgenommenen, Bilder nicht identisch. Man könnte sagen jedes Auge nimmt die Situation aus einer anderen Perspektive auf. Unser Gehirn ist dann in der Lage aus diesen beiden Perspektiven ein dreidimensionales Bild zu generieren.

Dieses Prinzip nutzt man bei der 3D- Technik im Kino oder am Fernseher aus. Der Film muss schon mit speziellen Kameras gefilmt werden. Diese Kameras haben, ähnlich wie unsere zwei Augen, zwei Linsen in einem Abstand, der in etwa dem unserer Augen entspricht. Der Film wird also aus zwei verschiedenen Perspektiven aufgenommen. Das sieht man auch, wenn man sich einen 3D Film ohne Brille anschaut. Man sieht alles stark verschwommen oder sogar doppelt.

Aber wie schafft es jetzt eine Brille diese beiden Perspektiven wieder zu Einer verschmelzen zu lassen?

Hier wird eine Eigenschaft des Lichts ausgenutzt. Licht lässt sich so manipulieren, das es durch einen bestimmten Filter durchkommt oder eben nicht. Man nennt das polarisieren. Licht kann beispielsweise so polarisiert werden, das es nur noch aus senkrechten Komponenten besteht, das heißt, dass die Wellen des Lichts alle senkrecht verlaufen. Genauso ist auch eine waagerechte Polarisierung möglich. Jetzt gibt es Filter, die so konzipiert sind, dass sie nur senkrechtes oder eben auch nur waagerechtes Licht durchlassen. Diese Filter sind die „Gläser“ der 3D- Brille. Durch eines der Gläser gelangt nur das senkrecht polarisierte Licht, durch das Andere das waagerecht polarisierte. Wenn man nun die beiden aufgenommenen Perspektiven jeweils richtig polarisiert, sieht das eine Auge durch die Brille das eine Bild und das andere Auge das zweite. Den Rest übernimmt dann wieder unser Gehirn und baut die beiden Bilder zu Einem dreidimensionalen zusammen.

Jetzt könnt ihr beim nächsten Kinobesuch eurem Nachbar mal ganz souverän erklären, wie das denn eigentlich funktioniert mit der 3D-Technik 😉

Polarlichter – Wo kommen die eigentlich her?

Die meisten kennen sie nur aus Filmen oder von Bildern. Aber selbst dort machen sie einen spektakulären Eindruck – Polarlichter.

In diesem Artikel will ich kurz und knapp erklären, was diese Polarlichter sind und wie sie entstehen.

Der Auslöser für dieses Phänomen ist die Sonne. Von ihr werden ständig geladene Teilchen in alle Richtungen abgestoßen. Geladene Teilchen bedeutet hauptsächlich Elektronen (negativ geladen) und Protonen (positiv geladen). Diese Flut an Teilchen ist allgemein bekannt als Sonnenwind.

Polarlichter entstehen dann, wenn dieser Sonnenwind auf die Atmosphäre der Erde trifft. Da die Erde aber ein starkes Magnetfeld besitzt, das in der Lage ist die geladenen Teilchen um die Erde herum zu lenken, kommt der Sonnenwind meist nur in Polarnähe mit der Erdatmosphäre in Berührung. Hätte die Erde kein Magnetfeld, könnten wir jeden Tag und überall immer Polarlichter sehen.

Die geladenen Teilchen des Sonnenwindes leuchten aber nicht selber in den schönen Farben. Hierfür sind Sauerstoff und Stickstoffatome aus der Erdatmosphäre verantwortlich. Wenn diese nämlich vom Sonnenwind getroffen werden, werden sie ionisiert. Das heißt sie werden selber zu entweder positiv oder negativ geladenen Teilchen. Wenn nun ein positives Sauerstoff Atom auf ein negatives trifft verbinden sie sich. Bei diesem Vorgang wird Licht ausgesendet. Im Falle des Sauerstoffs ist das rotes Licht, bei Stickstoff blaues oder violettes. Grünes Licht entsteht, wenn ein geladenen Sauerstoff Atom mit anderen, nicht Sauerstoff Teilchen, interagiert.

Da die Sonnenaktivität, also die Menge an ausgesandtem Sonnenwind nicht konstant ist, tritt das Phänomen Polarlicht zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedlich stark auf. Bei sehr starker Aktivität kann es sogar in unseren Breiten auftauchen. Dies ist allerdings sehr selten.