Ein Polarlicht, auch Aurora genannt, entsteht, wenn der Sonnenwind das Magnetfeld der Erde erreicht. Der Sonnenwind bringt Elektronen mit sich, die zum Teil bis in die oberen Atmosphärenschichten unseres Planeten eindringen. Wenn sie dort auf Luftmoleküle treffen, ändert sich die Elektronenkonfiguration der Luftmoleküle – sie gewinnen überschüssige Energie. Um ihren ursprünglichen Zustand wieder zu erlangen, stoßen sie die Elektronen wieder ab und emittieren dabei Energie in Form von Licht. Dieses Licht bildet die unterschiedlichen Formen der Polarlichter.
Eine dieser Formen ist die sog. pulsierende Aurora. Sie besteht aus einzelnen Lichtflecken, die nicht kontinuierlich am nächtlichen Himmel strahlen, sondern wie ein Blinklicht an- und ausgehen. Die Lichtflecken blinken zudem nicht harmonisch: jeder Fleck scheint selbst zu entscheiden, wann er leuchtet und wann nicht. Und zu guter Letzt schwankt auch noch der Blinkrhythmus: die Lichter leuchten zwischen fünf und 40 Sekunden lang.
Aufgrund der Komplexität der Erscheinung war lange nicht klar, wodurch die Blinklichter gesteuert werden. Eine Forschergruppe um Yukitoshi Nishimura vom UCLA Department of Atmospheric and Oceanic Sciences in Los Angeles hat nun den Antrieb der rhythmischen Lichtspiele gefunden. Die Wissenschaftler verwendeten dazu das bodengestützte All-Sky Imager (ASI) Array sowie einen Satelliten zur Beobachtung des Weltraumwetters – beides Bestandteile der THEMIS-Mission der NASA. Dabei entdeckten sie vom Boden aus, dass die Blinkfrequenz mit der Frequenz einer elektromagnetischen Strahlung aus der Magnetosphäre der Erde übereinstimmt, der sog. Chorwelle. Diese Welle ist eine von vier natürlichen Radiowellen aus der Magnetosphäre. Macht man die Chorwelle über einen Lautsprecher hörbar, klingt sie wie vielstimmiges Vogelgezwitscher.
Die Chorwelle entsteht durch die im Sonnenwind enthaltenen Elektronen. Sie kann auch dafür sorgen, dass bestimmte Elektronen, die nicht an der Wellenbildung beteiligt sind, weiter in Richtung Erdatmosphäre fallen. Angeregt durch die Chorwelle werden diese Elektronen an verschiedenen Stellen in einzelnen Schüben Richtung Atmosphäre geschleudert. Je intensiver die Chorwelle in einem bestimmten Bereich aktiv ist, desto heftiger ist der Schub und desto stärker und länger leuchtet der entsprechende Bereich der pulsierenden Aurora.
Identifying the Driver of Pulsating Aurora
Scattering by chorus waves as the dominant cause of diffuse auroral precipitation