Polarlicht-Zeitraffer über den italienischen Alpen

Videocredit und -rechte: Cristian Bigontina

Habt ihr letzte Nacht das Polarlicht gesehen? Diese Frage beschäftigte vor ein paar Tagen viele Menschen weltweit. Denn ungewöhnlich weit von den Polen der Erde entfernt war ein mächtiger Polarlichtsturm zu sehen.

Der Auslöser dafür war eine riesige Sonnenfackel der X-Klasse. Diese schleuderte am Dienstag energiereiche Elektronen und Protonen ins Sonnensystem. Diese traten über das Magnetfeld der Erde mit dem Planeten in Verbindung. Die Teilchen trafen hoch in der Erdatmosphäre auf Sauerstoffatome. Das ganze Bild ist von ihrem roten Leuchten durchflutet. Dabei tanzten senkrechte Streifen.

Das Zeitraffervideo zeigt eine Stunde komprimiert. Die Aussicht reicht von Cortina d’Ampezzo über die Gipfel der Alpen in Norditalien. Die Sterne unserer Milchstraße sprenkeln den Hintergrund. Im Vordergrund ziehen Flugzeuge und Satelliten ihre Streifen. Die aktuelle hohe Aktivität unserer Sonne liefert wahrscheinlich noch etwa ein Jahr lang malerische Polarlichter auf der Erde.

Galerie: Weltweite Polarlichter vom 10. auf 11. Oktober 2024

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Nordlichter in West Viriginia

Über einer dämmrigen Landschaft leuchten Polarlichter am ganzen Himmel. Unten sind sie grün gefärbt, oben purpurfarben.

Bildcredit und Bildrechte: Jonathan Eggleston

Dieses Bild wurde am 10. Oktober in Monroe County im südlichen West Virginia aufgenommen. Darauf windet sich ein Schotterweg sanft durch die farbenfrohe Nachtansicht der ländlichen Landschaft. Der Sternhimmel ist bei Nacht ein vertrauter Anblick. Doch die schimmernden Schleier des Polarlichts – auch Nordlicht oder Aurora Borealis genannt – sind hier nicht häufig zu sehen.

In dieser Nacht waren auch auf sehr niedrigen Breitengraden rund um den Globus überraschend intensive Polarlichter zu sehen. Sie waren weit von den hohen nördlichen und südlichen Breiten entfernt, wo Polarlichter häufiger auftreten.

Die starke Polarlichtaktivität war das Resultat eines schweren geomagnetischen Sturms, der durch das Auftreffen eines koronalen Massenauswurfs (engl. coronal mass ejection, kurz CME) ausgelöst wurde, einer riesigen magnetisierten Wolke aus energiereichem Plasma. Der CME wurde nach einem starken Helligkeitsausbruch der X-Klasse auf der aktiven Sonne in Richtung Erde geschleudert.

Wachsende Galerie: Weltweite Polarlichter vom 10. auf den 11. Oktober 2024

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Sonnenfackel: Die berühmte aktive Region kehrt zurück

Videocredit: NASA, Solar Dynamics Observatory

Es ist zurück. Die berühmte aktive Region auf der Sonne, die Polarlichter hervorrief, die zu Beginn des Monats auf der ganzen Erde zu sehen waren, überdauerte ihre Rotation um die erdabgewandte Seite der Sonne und ist zurück. Gestern tauchte die Region, die als AR 3664 bezeichnet wurde, langsam wieder auf der erdzugewandten Seite auf. Sie schleuderte eine weitere gewaltige Sonnenfackel aus, auch diese zählt zur energiereichen Klasse X.

Das Video zeigt die auftauchende aktive Region links unten. Das Solar Dynamics Observatory der NASA im Erdorbit nahm sie gestern in Ultraviolettlicht auf. Das Video zeigt in Zeitraffer, wie die Sonne im Lauf von 24 Stunden rotiert. Die Region wurde links unten bei etwa 2 Sekunden markiert. Dort bricht die mächtige Sonnenfackel aus.

Voraussichtlich treffen keine energiereichen Teilchen dieser Fackel und dem damit zusammenhängenden KMA die Erde direkt, um eindrucksvolle Polarlichter auszulösen, aber Forschende beobachten diese ungewöhnliche aktive Region die nächsten zwei Wochen sehr genau von der Erde aus, um zu sehen, was sich entwickelt.

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Eine gewaltige Tsunami-Stoßwelle auf der Sonne

Diese tsunami-ähnliche Stoßwelle auf der Sonne, die von der Aktiven Region AR 10930 ausging, ist als  Moreton-Welle bekannt.

Bildcredit: NSO/AURA/NSF und das USAF-Forschungslabor

So große Tsunamis gibt es nicht auf der Erde. 2006 erzeugte eine große Sonneneruption aus einem Sonnenfleck von der Größe der Erde eine tsunamiähnliche Stoßwelle, die sogar für die Sonne spektakulär war.

Das Optische Sonnenüberwachungs-Netzwerk (Optical Solar Patrol Network, OSPAN) in New Mexico (USA) erfasste diesen Tsunami, der von der Aktiven Region AR 10930 auswärts wanderte. Die Stoßwelle ist in der Wissenschaft als Moreton-Welle bekannt. Sie komprimierte und erhitzte Gase, darunter den Wasserstoff in der Photosphäre der Sonne, und verursachte ein kurzzeitiges helleres Leuchten. Dieses Bild wurde in einer sehr spezifischen roten Farbe aufgenommen, die ausschließlich von Wasserstoff abgestrahlt wird.

Der rasende Tsunami löschte einige aktive Filamente auf der Sonne aus, manche davon entstanden später neu. Der Sonnen-Tsunami breitete sich mit fast einer Million Kilometer pro Stunde aus und umkreiste die gesamte Sonne in wenigen Minuten.

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Ein Filament schießt aus der Sonne


Videocredit und -rechte: Stéphane Poirier

Beschreibung: Warum entweicht manchmal ein Teil der Sonnenatmosphäre ins All? Der Grund dafür liegt in den veränderlichen Magnetfeldern, die durch die Sonnenoberfläche verlaufen. In Regionen mit starkem Oberflächenmagnetismus, sogenannten aktiven Regionen, sind häufig dunkle Sonnenflecken anzutreffen.

Aktive Regionen können geladenes Gas entlang von gewölbten oder ausladenden Magnetfeldern kanalisieren. Dieses Gas fällt manchmal zurück, manchmal entweicht es, und manchmal trifft es sogar unsere Erde.

Dieses Zeitraffervideo zeigt die Entwicklung im Laufe einer Stunde, es wurde mit einem kleinen Teleskop in Frankreich aufgenommen und zeigt ein ausbrechendes Filament, das Ende letzten Monats von der Sonne aufstieg. Dieses Filament ist riesig: Zum Vergleich ist links oben die Größe der Erde abgebildet.

Kurz nachdem das Filament aufstieg, stieß die Sonne eine mächtige Fackel der X-Klasse aus, während ein gewaltiger Sonnen-Tsunami die Oberfläche erschütterte. Das Ergebnis war eine Wolke geladener Teilchen, die durch unser Sonnensystem rasten, unsere Erde aber großteils verfehlten – zumindest diesmal. Dennoch traf eine ausreichende Menge Sonnenplasma auf das Erdmagnetfeld, um ein paar blasse Polarlichter hervorzurufen.

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Ausbruch einer Sonnenprotuberanz von SDO


Videocredit und -rechte: NASA/Goddard/SDO AIA Team

Beschreibung: Eine der spektakulärsten Sonnenansichten ist eine ausbrechende Protuberanz. 2011 filmte die Raumsonde Solar Dynamics Observatory der NASA im Sonnenorbit eine eindruckvolle große Protuberanz, die auf der Oberfläche ausbrach. Die dramatische Explosion in diesem Zeitraffervideo wurde in Ultraviolettlicht gefilmt. Das Video komprimiert 90 Minuten, wobei alle 24 Sekunden ein neues Bild aufgenommen wurde.

Die Protuberanz ist riesig – unter den fließenden Schleier aus heißem Gas würde die ganze Erde leicht hineinpassen. Eine Sonnenprotuberanz wird vom Magnetfeld der Sonne kanalisiert und manchmal über der Sonnenoberfläche gehalten. Eine ruhige Protuberanz bleibt typischerweise etwa einen Monat bestehen und kann als koronaler Massenauswurf (KMA) ausbrechen und heißes Gas ins Sonnensystem schleudern. Der Energie-Mechanismus, der eine Sonnenprotuberanz erzeugt, wird noch erforscht.

Wenn unsere Sonne das aktuelle Sonnenaktivitätsminimum passiert hat, treten in den nächsten Jahren Sonnenaktivitäten wie ausbrechende Protuberanzen voraussichtlich wieder häufiger auf.

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Eine mächtige Sonneneruption


Videocredit: SOHO-Arbeitsgemeinschaft, LASCO, ESA, NASA

Beschreibung: Es war eine der stärksten Sonneneruptionen der Geschichte. Sie ereignete sich 2003 und war im gesamten elektromagnetischen Spektrum zu beobachten. Im Röntgenspektralbereich wurde die Sonne für kurze Zeit mehr als 100 Mal heller als sonst. Am Tag nach dieser gewaltigen X-17-Sonneneruption – und einem anschließenden koronalen Massenauswurf (KMA) – trafen die energiereichen Teilchen, die bei diesen Explosionen ausgestoßen wurden, auf die Erde, riefen Polarlichter hervor und beeinflussten Satelliten. Die Raumsonde SOHO, welche diese Bilder fotografierte, wurde in einen schildkrötenartigen Sicherheitsmodus versetzt, um Schäden durch diesen und nachfolgende Teilchenstürme von der Sonne zu vermeiden.

In diesem Zeitrafferfilm wurden Ereignisse, die vier Stunden dauerten, auf 10 Sekunden komprimiert. Der KMA, der um die zentrale Sonnenblende herum sichtbar ist, tritt etwa drei Viertel der Videolänge auf, die Bilder zum Ende hin werden immer stärker verrauscht, als Protonen von den Explosionen auf SOHOs LASCO-Detektor trafen.

An einem Tag im Jahr 1859 führten die Auswirkungen eines noch mächtigeren Sonnensturms dazu, dass Telegrafenmasten auf der Erde Funken sprühten, was als Carrington-Ereignis in die Geschichte einging. Mächtige Sonnenstürme wie dieser können den Himmel mit schönen Polarlichtern bedecken, aber sie stellen auch eine echte Gefahr dar, da sie Satelliten und sogar Stromnetze auf der Erde beschädigen können.

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Koronaler Regen auf der Sonne

Videocredit: Solar Dynamics Observatory, SVS, GSFC, NASA; Musik: „Thunderbolt“ von Lars Leonhard

Regnet es auf der Sonne? Ja. Doch der Niederschlag ist kein Wasser, sondern extrem heißes Plasma. So ein Regen ereignete sich Mitte Juli 2012 nach einer Eruption auf der Sonne. Dabei traten ein koronaler Massenauswurf und eine mittelmäßige Sonneneruption auf.

Danach geschah etwas eher Ungewöhnliches: In der nahen Sonnenkorona wurde Plasma abgebildet, das abkühlte und zurückfiel. Dieses Phänomen wird koronaler Regen genannt. Wegen ihrer elektrischen Ladung wurden Elektronen, Protonen und Ionen im Regen entlang von bestehenden Magnetschleifen zierlich zur Sonnenoberfläche gelenkt. Die Szene wirkt wie ein surrealer, dreidimensionaler Wasserfall ohne Quelle.

Das überraschend ruhige Schauspiel ist in Ultraviolettlicht abgebildet. Es zeigt Materie, die mit einer Temperatur von etwa 50.000 Kelvin leuchtet. Jede Sekunde im Zeitraffervideo dauert in Echtzeit etwa 6 Minuten. Somit dauerte der ganze koronale Regenschauer an die 10 Stunden. Aktuelle Beobachtungen zeigen, dass so ein koronaler Regen auch in kleineren Schleifen auftreten und bis zu 30 Stunden dauern kann.

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