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Weltraumwetter / Polarlichtwarnungen
Grafiken und Infos
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Als die Menschen des Nordens die Natur des Polarlichtes noch nicht erkannten, glaubten sie, daß böse Geister über den Himmel fuhren und ihr Unwesen trieben. Wer einmal hoch im Norden (oder Süden) das Spiel der Polarlichter, das lautlose Wabern, Entstehen und Vergehen der verschlungenen Formen beobachten durfte, kann vielleicht das Entsetzen unserer ahnungslosen Altvorderen - denen es nie an Phantasie mangelte - nachvollziehen.
Sie rannten also in ihre Häuser, verhängten die Fenster und versteckten sich, damit die Dämonen sie unbehelligt ließen. Damit beraubten sie sich eines der schönsten und eindrucksvollsten Ereignisse, die am Himmel zu beobachten sind.
Heute wissen wir daß Polarlichter ihren Ursprung in der Sonnenaktivität haben. Der Sonnenwind - elektrisch geladene Teilchen hoher Energie (Protonen, Elektronen) - trifft auf das Magnetfeld der Erde, verformt es und wird von ihm (vorrangig in der Nähe der magnetischen Pole) auf komplizierten Bahnen in die oberen Regionen unserer Atmosphäre gelenkt. Dort geben die Teilchen ihre Energie an die Moleküle der Luft ab und regen sie so zum Leuchten an. Es ist das gleiche physikalische Prinzip, nach dem auch die Leuchtstoffröhren arbeiten.
Je nachdem, ob der Teilchenstrom dabei auf Sauerstoff- oder Stickstoffmoleküle trifft, und abhängig von der Höhe, in der das geschieht, leuchten die Polarlichter in den Farben Rot, Grün, Violett oder Blau. Polarlichter in den obersten Etagen über etwa 200 km Höhe können unter günstigen Bedingungen auch bis Mitteleuropa gesehen werden. Sie sind meist statisch und leuchten blaß, vor allem in roten Farben. Am häufigsten kann man Polarlichter in einem ovalen Gebiet rund um den 70. Breitengrad der Erde beobachten. Dort zeigen sie sich in sehr intensivem Grün und sind in einem ständigen Wandel ihrer Formen begriffen. Übrigens treten sie sowohl in den nördlichen Breiten auf (dort heißen sie aurora borealis) als auch in der südlichen Hemisphäre (aurora australis).
Durch Messung des Sonnenwinds und des irdischen Magnetfeldes kann man also die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Polarlicht vorhersagen. Die Erfordernis eine Vorhersage solcher solaren Ereignisse hat in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen. Die enorme Stärke der elektromagnetischen Vorgänge beeinträchtigt nicht nur die Energieversorgung ganzer Regionen, sondern auch die Stabilität der Umlaufbahnen von Satelliten in erdnahen Bahnen, aber auch die Gesundheit der Astronauten in der ISS oder der Passagiere in besonders hoch fliegenden Flugzeugen, deren Route über nördliche Gebiete verläuft.
Zusätzliche Informationen liefern Satelliten, die die Sonne permanent beobachten. Die ermittelten aktuellen Daten stellen verschiedene Organisationen grafisch aufbereitet ins Netz. Die wichtigsten habe ich auf dieser Seite verlinkt.
Aber nicht nur grafische Informationen werden bereitgestellt. Aktuelle Warnungen oder Meldungen über besondere Ereignisse wie besonders heftige können jederzeit von bestimmten Webseiten der NOAA abgerufen werden. Auch diese Meldungen stelle ich in aufbereiteter Form dar.
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Aktuelle Situation
Legende [0]Solare X-Strahlung
Geomagnetisches Feld
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Geschwindigkeit: 338,9 km/s
Partikeldichte : 1,40 Protonen/cm3
Temperatur : 164.175 K
Bz : -1,51 nTDer Solarwind [2]
Auf der Abszisse ist die Geschwindigkeit des Sonnenwindes in km/s dargestellt, auf der Ordinate die Ausrichtung des interplanetaren Magnetfeldes, B ist das Formelzeichen für die magnetische Flußdichte (oder auch Induktion). Die wird durch einen dreidimensionalen Vektor dargestellt, und Bz ist eine der drei Dimensionen. Nimmt Bz einen negativen Wert an, könnte Polarlicht auftreten. Das wird durch die Richtung des Zeigers symbolisiert: Zeigt desse Spitze (der schwarz umrahmte Punkt) in das rote Feld, kann mit Polarlicht gerechnet werden, im grünen Feld bedeutet es Entwarnung. Die Farbe des Punktes im Innern des kleinen Rechtecks am Pfeil gibt Auskunft über die Teilchendichte des Sonnenwindes (Protonen/cm3):
Grün: < 4 / Gelb: ≥ 5 ... ≤ 9 / Rot: > 10
Koronale Massenauswürfe, die Polarlichter hervorrufen, »reisen« zwischen 1,5 und 4 Tagen, bis sie das irdische MAgnefeld auftreffen.Das liegt an den unterschiedlichen Auswurfgeschwindigkeiten, die zwischen 500 km/s und 2000 km/s betragen. Das ermöglicht eine ziemlich präzise zeitliche Vorhersage des Auftretens von Polarlichtern.
Links die aktuellen Parameter des Sonnenwindes vom 13.12.2024 09:01 UTC:
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Der Kp-Index [1]
Der planetarische Index Kp wird aus den Meßdaten von Magnetometern an 13 Standorten in Europa, Amerika und Australien ermittelt und täglich achtmal veröffentlicht. Er ist ein Maß für den Zustand des geomagnetischen Feldes, für den Grad seiner Beeinflussung durch den Sonnenwind. Die Skala reicht von Null (ruhig) bis Zehn (extremer Sturm). Jeder Balken stellt ein 3-Stunden-Intervall dar.
Es besteht ein Zusammenhang zu Ausdehnung und Stärke des Polarlichtovals. Und so sind in unseren Breiten Polarlichter erst ab Werten von über 4 zu erwarten (fotografisch); visuell erst ab einem Wert von 6-7. Bei Werten um 10 können Polarlichter bis zum Mittelmeer gesichtet werden. Allerdings ist der Kp- Index kein sicherer Hinweis auf das Auftreten von Polarlichtern.
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Der Bz-Wert [2]
B ist die magnetische Flußdichte (auch Induktion genannt) des elektromagnerischen Feldes, das durch den Sonnenwind gebildet wird. Sie ist eine vektorielle Größe, hat also einen Betrag und eine Richtung. Ein Vektor im dreidimensionalen Raum wird durch die drei Koordinaten x,y und z beschrieben. Analog dazu wird B durch die Koordinaten Bx, By und Bz beschrieben.
Legt man ein xyz- Koordinatensystem darüber, liegen Bx und By in der Bahnebene der Erde um die Sonne. Bz steht senkrecht darauf. Wird Bz negativ, zeigt B nach unten (in südliche Richtung), was bedeutet, daß der Sonnenwind das Erdmagnetfeld beeinflußt. Die z- Komponente von B ist somit ein wichtiger Indikator für das Auftreten von Polarlichtern.
Auf den Webseiten der NOAA können aktuelle Daten zur Größe von Bz minutengenau abgerufen werden. Die Statistik links zeigt den Verlauf von Bz innerhalb der letzten 60 Minuten. Negative Werte sind rot, positive grün dargestellt.
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Aktuelles Polarlichtoval [4]
Diese Grafik zeigt die Prognose für eine momentane Polarlichtaktivität in der nördlichen Hemisphäre. Die Farbskala zeigt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Polarlichtern in Prozent, die von Grün über Gelb bis rot zunimmt Die Daten für die Grafik stammen vom ACE- Satelliten, der im Lagrangepunkt L1 stationiert ist und permanent Messungen der solaren Aktivität vornimmt.
Für die Vorhersage von Polarlichtern ist die Grafik eher ungeeignet und wird hier nur als zusätzliche Information angeboten.
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Magnetogramm der Sonne [5]
Dargestellt ist das aktuelle Bild der Sonne als als Magnetogramm. Jeder Sonnenfleck hat einen Minus- und einen Pluspol. Die Polarität der Sonnenflecken ist auf dieser Darstellung besonders deutlich zu sehen. Die Aufnahmen stammen vom HMI (Helioseismic and Magnetic Imager), einem Instrument am Solar Dynamics Observatory der NASA, das sowohl helioseismische als auch magnetische Aktivitäten der Sonne aufzeichnet.
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Sonne im Weißlicht [5]
Dargestellt ist das aktuelle Bild der Dieses Bild ist eine aktuelle Ansicht der Sonne im Weißlicht, also ohne Verwendung spezieller schmalbandiger Filter, so, wie man die Sonne durch Solarfolie oder eine Finsternisbrille sieht. Es zeigt außerdem, falls vorhanden, Sonnenflecken bzw. ~fleckengrupen und ihre Bezeichnung an. Zur Veranschaulichung ihrer Dimensionen sind unten rechst die Größen von Erde und Jupiter dargestellt.
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H-Alpha [6]
Das Bild wurde von SDO aufgenommen, dem »Solar Dynamic Observatoty«, das seit 2010 aus dem Orbit heraus permanent Daten über die das Innere der Sonne, die verschiedenen Schichten der Sonnenatmosphäre, das Plasma und auch das Magnetfeld übermittelt, um den Einfluß der Sonne auf die Erde zu untersuchen, wobei es Bilder übermittelt, die in den unterschiedlichsten Wellenlängen gewonnen wurden.
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Legende Solare X-Strahlung Geomagnetisches Feld Ruhig (< 10-6 W/m2) Ruhig Aktiv (≥ 10-6 W/m2) Aktiv Flare der Klasse M (≥ 10-5 W/m2) Sturm Flare der Klasse X (≥ 10-4 W/m2) Außergewöhnliches X-Flare (≥ 103 W/m2)
Quellen:
[1] GFZ POtsdam
[2] https://services.swpc.noaa.gov
[3] www.spacew.com
[4] www.swpc.noaa.gov
[5] Data supplied courtesy of solarmonitor.org
[6] https://sdo.gsfc.nasa.gov (Courtesy of NASA/SDO and the AIA, EVE, and HMI science teams)
[6] sohowww.nascom.nasa.gov
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