Aurora nennt man das Ereignis, wenn Elektronen eines Sonnenwindes auf die Teilchen in der Ionosphäre der Erde treffen, und dabei dann ein flacher, farbiger Lichtervorhang am Himmel entsteht. Man unterscheidet zwischen der "Aurora Borealis", dem Nordlicht, und der "Aurora Australis", dem Südlicht. Beide treten durch die Symmetrie des irdischen Magnetfeldes immer zugleich auf. Das Magnetfeld ist zusammen mit den schon erwähnten Sonnenwinden Ursache für die Aurora.

Sonnenwinde entstehen durch Eruptionen der Sonne, auf Grund der immerwährenden magnetischen Fluktuation selbiger; dabei wird ein sogenanntes Plasma ins All geschleudert. Dieses Plasma ist vollständig ionisierter Wasserstoff, das heißt, Protonen und Elektronen sind zu je gleichen Teilen vorhanden. Nach 3 bis 4 Tagen trifft solch ein Sonnenwind nun auf die Magnetoshäre der Erde, in einem Abstand von etwa 70.000 km von der Erdoberfläche bildet sich auf der Tagseite eine "Schockfront".
Ihre Entstehung beruht auf dem Doppler-Effekt und ist in etwa mit dem Überschallknall eines Flugzeugs vergleichbar. Auf der Tagseite wird das irdische Magnetfeld komprimiert, auf der Nachtseite reicht der aus den Feldlinien gebildete Schweif Millionen Kilometer in den Weltraum hinaus.
Zeigt das bei der Entstehung des Sonnenwindes vom Plasma ins All gerissene solare Magnetfeld nicht nach Süden, werden die negativ geladenen Elektronen an der Abendseite, die positiven Protonen an der Morgenseite entlang an der Erde außen vorbeigeführt. Die Spannung zwingt sie auf der Nachtseite in die sogenannte Plasmaschicht, eine Art Ballon innerhalb der schweifförmigen Magnetosphäre.
Einige Teilchen jedoch, vor allem die beweglicheren Elektronen, folgen den Feldlinien des Magnetfeldes der Erde auf der Abendseite hinunter in die Ionosphäre. Ob sie dort ankommen, hängt von ihrer Energie sowie von ihrem Eintrittswinkel (möglichst flach, oder gar parallel zu den Feldlinien) ab. Sind genügend Elektronen bis in die Ionosphäre vorgedrungen, entsteht dort auf der Nachtseite eine Aurora.
In sekundären Strömen gelangen Elektronen auf der Morgenseite wieder hinauf, wo sich dann ebenfalls eine Aurora auf der Tagseite bildet. Sowohl bei der Abwärts- wie auch bei der Aufwärtsbewegung kommt es zu Zusammenstößen der Elektronen mit Teilchen innerhalb der Ionosphäre, was die direkte Ursache für die Bildung der Aurora ist. Dabei sind die Teilchen der Ionosphäre anhand der Färbung der Aurora bestimmbar:
So läßt eine gelbgrüne und rote Färbung auf angeregte Sauerstoffatome schließen, blau und blaugrün entstehen durch getroffene Stickstoffmoleküle und rosa, wenn selbige auseinander gebrochen sind.
Eine Aurora hat normalerweise einen Durchmesser von etwa 2000 km und befindet sich innerhalb des Aurora-Ovals, dessen ungefährer Mittelpunkt der zwischen dem magnetischen und dem geographischen Pol liegende "geomagnetische Pol" ist.
(Dessen Existenz begründet sich durch die Tatsache, daß nur etwa 90% des irdischen Magnetfelds dem eines Dipol (Stabmagnet) gleichen. Die restlichen 10% werden in ihrer Andersartigkeit/Abweichung mit vermuteten Strömungszylindern im äußeren Kern der Erde begründet.)
Festgestellt wurde ebenfalls, daß sich zwar auch auf der Tagseite Polarlichter bilden, diese aber eine Abweichung von lediglich 10°-15° vom geomagnetischen Pol, unabhängig von dessen Lage auf der Tag- oder Nachtseite, aufweisen, während auf der Nachtseite grundsätzlich eine Abweichung um rund 20°-25° besteht.

Ein größerer als der normale Radius der Aurora entsteht im Falle eines Sonnensturms. Neben eventuellen andersartigen Ereignissen treten Sonnenstürme nur rund alle 11 Jahre auf, bedingt durch den Sonnenfleckenzyklus, welcher seinen letzten Höhepunkt 1989/1990 hatte, und Ursache für damalige Sonnenstürme war. Diese brauchen in der Regel nur zwei Tage, bis sie die Magnetosphäre erreichen, und drücken das Magnetfeld noch stärker zusammen als sonst; Protonenschauer an den Magnetpolen sind zu beobachten. Die Auswirkungen der Sonnenstürme sind im Gegensatz zu dem gewöhnlichen Beschuß durch Sonnenwinde, welche, wie oben erklärt, von dem irdischen Magnetfeld abgelenkt werden, auch für den Menschen von größerer Bedeutung. So steigt das Krebsrisiko in hochfliegenden Flugzeugen sprunghaft an, und (elektronische) Geräte in großer Höhe werden (teilweise ernsthaft) beschädigt. Auf dem Boden sind (größenteils jedoch weniger tragisch) der gestörte Kurzwellenfunk, eine Abweichung um einige Grad auf Kompassen, sowie das eventuelle Zusammenbrechen von überirdischen Stromnetzen in den polarnahen Regionen (so geschehen 1989 in Nordkanada) zu nennen.

Keine wesentliche Bedeutung für den Menschen hat dagegen ein Teilchenschauer. Er entsteht, wenn das vom Sonnenwind mitgeführte solare Magnetfeld nach Süden zeigt; zu viele Teilchen drängen in die Plasmaschicht, die Feldlinien der irdischen Magnetosphäre, welche das Plasma fesseln, werden überdehnt, bis der Ballon irgendwann platzt; das Plasma schießt ins All, ein geringer Teil auch auf die Erde, wo er dann die Polarlichter verstärkt. Solch ein Teilchensturm tritt relativ häufig auf und dauert mehrere Stunden lang an.

Abschließend läßt sich sagen, daß die Aurora als Effekt, der beim Zusammenprall von Sonnenwinden und der irdischen Magnetosphäre entsteht, dem Menschen verdeutlicht, daß das Magnetfeld der Erde arbeitet und ihn vor den schädlichen Auswürfen der Sonne schützt.

Christoph Hermeling