Nordlicht

Bei der Raumforschung des Finnischen Meteorologischen Instituts werden oft Nordlichtaufnahmen angewandt, um die Raumphysik zu untersuchen. In Lappland ist ein Kamerasystem aufgebaut, das Bildmaterial ausser für finnische Forscher auch für internationalen Gebrauch produziert. Nachstehend wird über Erscheinungsstatistiken von Nordlichtern in den Jahren 1973-1993 berichtet. Sie basieren auf ca. 2 Millionen Nordlichtaufnahmen. Erörtert wird auch eine Zusammenfassung von Observationen aus dem 18. und 19. Jahrhundert, welche die heutigen Statistiken gut unterstützt.

Nordlichter - was sind sie?

Nordlichter sind eine Lichterscheinung, die in klaren, dunklen Nächten am Himmel des nördlichen und südlichen Erdpols auftritt. Die finnische Bezeichnung dieser Erscheinung (revontulet = Fuchsfeuer) stammt aus einer alten lappischen Sage: wenn der Feuerfuchs den Fjellrücken entlangläuft, schlägt sein Schwanz gegen die Schneewehen so, dass Funken auf den Himmel sprühen.

Die Forscher behaupten allerdings, dass die typischen Nordlichter in Höhe von ungefähr 100 km auftreten, wenn die vom Magnetfeld der Erde beschleunigten elektronischen Teilchen, Elektronen und Protonen, an die Luftmoleküle anprallen. Diese geben einen Teil der erhaltenen Mehrenergie als sichtbares Licht weiter. Man kann den Vorgang etwa mit dem Entstehen des Bildes auf dem Bildschirm des Fernsehapparats oder mit dem Licht einer Leuchtstofflampe vergleichen. Das gewöhnlichste, grünlich-gelbliche sowie das manchmal vorkommende rote Nordlicht stammen aus dem Sauerstoff der Atmosphäre, das blaue und das violette aus dem Stickstoff.

Nordlichter wurden schon im 18. Jahrhundert beobachtet

Nordlichter wurden in Finnland erstmals in der Mitte des 18. Jahrhunderts von Åbo Akademie systematisch observiert. Johan Leche (1704-1764), Professor der Medizin, fing im Jahre 1748 mit regelmässigen Lufttemperaturabmessungen an und zwar auf Anregung des schwedischen Thermometererfinders und bekannten Nordlichtforschers, Anders Celsius. Observiert wurden auch die Nordlichter, wobei jeweils die Anzahl der Nordlicht-nächter im Monat aufgezeichnet wurde. Man kann also sagen, dass Professor Leche gewissermassen der Vater der finnischen Meteorologie und Raumforschung ist.

Professor der Physik bei der Universität Helsinki, G. G. Hällström (1775-1844), hat Material zusammengestellt, das einen Zeitraum von fast ein Hundert Jahren deckt. Im Jahre 1847 wurde eine Untersuchung auf Latein davon veröffentlicht: De Apparitionibus Aurorae Borealis in Septentrionalibus Europae Partibus (<ber das Erscheinen von Nordlichtern in Nord-Europa). Die von Hällström bearbeitete Beobachtungsreihe besteht aus ca. 1000 Observationen und Schilderungen über den Auftritt von Nordlichtern. Sie ist wohl die älteste einheitliche geophysikalische Beobachtungsreihe, die in Finnland gemacht wurde.

Die Ergebnisse von Hällström harmonieren gut mit dem, was man heute über die Nordlichtaktivität in verschiedenen Monaten weiss: himmlisches Feuer zeigt sich am öftesten im Februar-März und September-Oktober, in welcher Zeit zwei Drittel von der ganzen Lichtsumme des Jahres verbrennt.

Am wenigsten leuchten die Nordlichter im Sommer und in der Weihnachtszeit. Im Sommer liegt es natürlich teilweise an den hellen Sommernächten. Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit, dass die von der Sonne abgeschleuderten Teilchen die oberen Teile der Atmosphäre treffen und so Nordlichter verursachen, gerade zu Johannis- und Weihnachtszeiten am geringsten. Dies beruht auf der ungünstigen Lage des Erdmagnetfeldes der Sonne gegenüber.

Während des ersten Polarjahres (1882-1883) wurden in Sodankylä genaue Nordlichtbeobachtungen gemacht. In diesem Jahrhundert wurden Nordlichter in den dreissiger Jahren im Observatorium Sodankylä mit Fotoaufnahmemethode beobachtet. Dieses wertvolle Material wurde zerstört, als die deutschen Truppen die Observatoriumsgebäuden in der Endphase des Krieges im Jahre 1944 in die Luft sprengten.

35 km Nordlichtfilm in zwei Jahrzehnten

Finnisches Meteorologisches Institut hat Nordlichtfotoaufnahmen während des IGY (International Geophysical Year) in den Jahren 1957-1958 an vier Orten in Lappland angefangen. Ausserdem wurden optische Nordlichtbeobachtungen an den Flugwetterstationen registriert. Die Nordlichtkamera ist ein sogenanntes all-sky Modell, wobei ein halbkugelförmiger Spiegel das ganze Firmament auf eine Filmkamera reflektiert. Aufnahmen wurden einmal pro Minute gemacht. Die Filme wurden analysiert und kopiert und an internationale Datenzentren geschickt, um als Grundmaterial bei der Nordlichtuntersuchung benutzt zu werden. Die Nordlichtkameras des Finnischen Meteorologischen Instituts waren zu IGY:s Zeiten ein Teil eines weltweiten Systems von über 100 Kameras.

Im Jahre 1973 wurden die Kameras erneuert und die Aufnahmen wurden auf Farbfilm gemacht. Die Standorte der Kameras hat man des öfteren gewechselt. In den letzten Jahren sind Aufnahmen in Sodankylä, Kilpisjärvi, Kevo und Muonio gemacht worden.

Jährlich hat man die Nordlichtbilder in der Zeit von August bis April genommen. So haben wir ein Material von 20 Jahren über die Auftrittswahrscheinlichkeit der Nordlichter in Nord-Finnland gesammelt. Einzelne Nordlichtbilder gibt es inzwischen ca. 2,2 Millionen Stück.

Wo und wann sieht man am meisten Nordlichter?

Aus den Statistiken kann man ersehen, dass die meisten Nordlichter in Nordwest-Lappland vorkommen. Wenn der Himmel klar ist, kann man in der dunklen Zeit in durchschnittlich drei von vier Nächten Nordlichter beobachten. In Nordost-Lappland ist dieses Verhältnis ca. 10 % geringer. An der Eismeerküste in Nord-Norwegen sieht man Nordlichter jede Nacht. Noch nördlicher allerdings, innerhalb der Nordlichtovale, werden Nordlichter wieder weniger.

Wenn wir nach Süden gehen, gibt es immer weniger Nordlichtnächte. In der Gegend von Sodankylä sieht man Nordlichter jede zweite Nacht, bei der Höhe von Oulu jede vierte Nacht. In Süd-Finnland bei Helsinki ist es statistisch möglich, nur in einer Nacht im Monat Nordlichter zu sehen. In bevölkten Nächten sieht man natürlich sowieso keine Nordlichter.

Die Sonnenflecken regulieren den Auftritt von Nordlichtern

Die elektrischen Teilchen, die die Nordlichter verursachen, kommen von der Sonne. Die Quantität dieser Teilchen variiert in einer Periode von 11 Jahren zusammen mit den Sonnenflecken. Die Nordlichtfrequenz ist jedoch nicht ganz genau konform mit der Variation der gleichmässig welligen Sonnenflecken. Die meisten Nordlichter treten immer dann auf, wenn die sogenannten Sonnenfleckenzahlen, die die Fleckenmenge darstellen, sich schnell ändern - entweder zunehmen oder abnehmen. Gleich nach den Minimumjahren und Maximumjahren der Sonnenflecken sieht man Nordlichter weniger als durchschnittlich.

Zuletzt wurde das Sonnenfleckenmaximum im Jahre 1989 erreicht. Gute Nordlichtjahre waren 1988 und 1989, aber im Winter 1990 gab es 20 % weniger Nordlichter. Noch im Frühjahr 1995 wurden viele Nordlichter beobachtet, aber die Sonnenfleckenmenge nimmt schnell ab und nähert sich ihrem Minimum, das im Jahre 1997 erreicht wird. Die nächste Periode mit vielen Nordlichtern wird mit grosser Wahrscheinlichkeit in den Jahren 1998-2000 auftreten, wenn der neue Sonnenfleckenzyklus sich im Zunehmen befindet.

Manchmal verschwinden die Sonnenflecken fast total für Jahrzehnte. Dann sieht man auch kaum Nordlichter. Zum letztenmal haben wir eine solche Ausnahmsperiode Anfang des 19. Jahrhunderts gehabt, wobei in ganz Europa nur einige Nordlichtnächte während ein paar Jahrzehnte notiert wurden.

Bei der heutigen Raumforschung nennt man diesen Zeitabschnitt mit aussergewöhnlich wenigen Sonnenflecken und Nordlichtern nach dem berühmten englischen Naturwissenschaftler John Dalton (1766-1844) mit dem Namen "Dalton's Periode".

Warum werden Nordlichter untersucht?

Die Nordlichtforschung als ein Teil von Untersuchung der elektrischen und magnetischen Erscheinungen im nahen Weltraum der Erde gibt uns wertvolle Mehrinformation über die Eigenschaften und das Verhalten der Magnetosphäre. Neben den traditionellen optischen Beobachtungsmethoden sind komplizierte Anlagen entwickelt, die nach dem Radarprinzip funktionieren. Nordlichter werden fotographiert und Prozesse in der Magnetosphäre, die mit Nordlichtern zu tun haben, werden auch von Satelliten aus observiert.

Langfristige, über Jahrzehnte dauernde Nordlichtbeobachtungen zusammen mit den Registrierungen des Erdmagnetfeldes geben uns indirekte Information über die Veränderung der Strahlungsfunktionen der Sonne. Ausnahmezustände bei der Sonnenstrahlung, wie die früher erwähnte Dalton's Periode, sind interessant auch deshalb, weil man sie für die Klimastörungen zuständig hält. Die langfristigen Observationsreihen, die das Finnische Meteorologische Institut und dessen Vorgänger produziert haben, geben zu diesem Forschungsgebiet eine bedeutende Ergänzung.