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Begriffe rund um die "Himmelslichter"

Glossar

Aurora borealis

Galilei zugeschriebene Bezeichnung für das Polarlicht der nördlichen Hemisphäre. Entstprechend wird das Polarlicht der südlichen Hemisphäre als Aurora australis bezeichnet.

Blitzleuchten

Die Tatsache, daß Blitze leuchten, hängt mit dem Aufbau der Atome zusammen. Die Gasatome, die im Weg eines Blitzes liegen, werden durch die starke elektrische Energie angeregt, d.h. Elektronen, die in Bahnen um den Atomkern kreisen, werden kurzfristig auf eine entferntere energiereichere Umlaufbahn „hinaufgestoßen“. Schon nach weniger als einer Tausendstel Sekunde fallen sie jedoch wieder in ihre alte Umlaufbahn zurück und geben die aufgenommene Energie in Form von elektromagnetischen Wellen ab. Liegen diese im Bereich des sichtbaren Lichtes, fängt der Blitz an zu leuchten.

Doppelter Regenbogen

Zusätzlich zum Hauptbogen mit seiner typischen Farbabfolge blau innen – rot außen, kann häufig ein Nebenbogen beobachtet werden, Er liegt außerhalb des Hauptbogen in einem Winkelabstand von 51° zum Sonnengegenpunkt und hat eine umgekehrte Farbreihenfolge.

Er entsteht, wenn das Sonnenlicht zweifach innerhalb eines Regentropfens reflektiert wird, und der Austrittswinkel des Lichtstrahles dadurch die Einfallsrichtung in einem Winkel von 51° kreuzt.

Gewitterwolken

Die von Meteorologen auch als Cumulonimbus bezeichneten Gewitterwolken zeichnen sich durch ihre extrem große vertikale Ausdehnung aus. Sie entstehen, wenn feuchtwarme Luftmassen in kalte Luftschichten aufsteigen und die in ihnen enthaltene Feuchtigkeit kondensiert. Durch Turbulenzen und Reibungskräfte laden sich die Teilchen in einer solchen Wolke je nach Größe unterschiedlich elektrisch auf: die größeren negativ, die kleineren positiv. Da die kleineren und leichteren Teilchen vom Luftstrom innerhalb der Wolke nach oben getragen werden, kommt es zu einer Ladungstrennung und eine hohe Spannung baut sich auf. Entlädt sie sich, entsteht ein Gewitter.

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Halo

Leuchterscheinung durch Brechung des Sonnenlichts an Eiskristallen in acht bis zehn Kilometern Höhe. Besonders günstige Bedingungen für das Entstehen einer Halo herrschen, wenn beim Durchzug einer Warmfront feuchtwarme Luft in diese Höhen aufsteigt. Typischerweise hat ein Haloring einen Winkelradius von 22° , da die Lichtstrahlen bei diesem WInkel ihre minimale Ablenkung erreichen. Zusätzlich zum 22° Ring können auch 46° Halos oder Nebensonnen auftreten.

Hauptblitz

Der Hauptblitz verläuft im Kanal des Vorblitzes und springt daher nicht in einzelnen Etappen sondern kontinuierlich über. Seine Richtung wechselt dabei ständig: der erste Hauptblitz fließt meist vom Boden aus nach oben Richtung Wolke, der folgende verläuft von oben nach unten etc. Die Geschwindigkeit der Hauptblitze kann bis zu 100 000 Kilometer pro Sekunde, einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit ,betragen und die Stromstärken erreichen 10 000 bis 30 000 Ampere. Mit jedem Blitz wird die Ladungsdifferenz zwischen Erde und Wolkenunterrand geringer und damit auch die Stromstärken der Einzelblitze. Augrund ihrer hohen Geschwindigkeit erscheint die Abfolge der Einzelblitze für das menschliche Auge wie ein einziger, flackernder Blitzschlag.

Ionosphäre

Oberste und äußerste Schicht der Erdatmosphäre. Sie beginnt etwa ab 90 Kilometern Höhe. Durch die fast ungefilterte Sonneneinstrahlung nimmt die Temperatur in dieser Schicht langsam nach oben hin zu, oberhalb von 200 Kilometern können sogar Werte von 1000°C erreicht werden! Die Bezeichnung Ionosphäre bezieht sich auf die Tatsache, daß die Luft oberhalb von 90 Kilometern nicht nur aufgeheizt sondern auch durch die energiereichen Strahlen der Sonne ionisiert ist. Obwohl der Anteil der ionisierten Teilchen nur sehr gering ist, bestimmt er doch die speziellen Eigenschaften dieser Atmosphärenschicht, wie zum Beispiel die Reflektion von Rundfunkwellen.

Lichtbeugung

Ein Lichtstrahl wird dann gebeugt, wenn er durch eine kleine Öffnung oder um ein kleines Teilchen wie Wassertropfen, Eiskristalle oder Staubpartikel herum fällt. Dabei entstehen konzentrische Ringmuster, die bei weißem Licht, das aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen zusammengesetzt ist, in die einzelnen Farbkomponenten aufgespalten werden können. Der Durchmesser der Beugungsringe ist dabei abhängig von der Tröpfchengröße. Lichtphänomene, die durch Lichtbeugung entstehen sind zum Beispiel Mondhöfe (Aureolen) und -Kränze (Koronen).

Lichtbrechung

Dringt ein Lichtstrahl von einem Medium in ein anderes, zum Beispiel von Luft in Wasser, wird er an der Grenzfläche gebrochen, d.h. in seiner Richtung abgelenkt. Die Stärke dieser Brechung ist dabei abhängig vom Einfallswinkel, dem für jede Substanz spezifischen Brechungsindex und der Wellenlänge des Lichtes. Daher spaltet sich weißes Licht in einem Prisma oder in einem Regentropfen in seine farbigen Bestandteile auf und es entstehen die Regenbogenfarben. Als Prismen für natürliche Leuchterscheinungen kommen Wassertropfen oder Eiskristalle in Frage. Je nach Einfallswinkel des Lichts und Größe und Form des Teilchens können so Regenbögen, Halos, Nebensonnen oder Lichtsäulen entstehen.

Lichtstreuung in der Atmosphäre

Trifft ein Sonnenstrahl auf ein Sauerstoff- oder Stickstoffmolekül in der Atmosphäre, wird das Teilchen durch die Energie in Schwingungen versetzt und sendet seinerseits Lichtwellen aus. Wie Wasserwellen in einem Teich, nachdem ein Stein hineingeworfen wurde, strahlen diese Lichtwellen in alle Richtungen aus – mit derselben Wellenlänge wie die ursprüngliche Komponente des Sonnenlichts. Blaues Licht wird dabei am stärksten gestreut, bis zu 16mal stärker als Rotlicht.

Nebensonne

Sonderfall einer Halo, bei der zu beiden Seiten der Sonne im Winkelradius von 22° kleine diffus leuchtende Flecken erkennbar sind.

Polarlicht

Im Gegensatz zu den meisten anderen Leuchterscheinungen entsteht das Polarlicht nicht in der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre, sondern in über 100 Kilometern Höhe in der Ionosphäre.

Die Elektronen des Sonnenwinds können in der Nähe der beiden magnetischen Pole der Erde in die Magnetosphäre eindringen. In der Ionosphäre stoßen sie mit Teilchen der Luft, Sauerstoff und Stickstoffatomen zusammen und versetzen diese kurzzeitig in einen energiereichen, „angeregten“ Zustand. Die Atome geben die Energie in Form von Lichtwellen wieder ab, dabei entstehen die verschiedenen Formen und Farben des Polarlichts.

Sonnengegenpunkt

Punkt am Himmel, der der Sonnenscheibe genau gegenüberliegt. Bei hohem Sonnenstand befindet er sich unterhalb des Horizonts, abends und morgens ist dieser imaginäre Punkt im Sichtbereich des Beobachters. Typische Leuchtphänomene um diesen Punkt herum sind Regenbögen und Gegensonnen.

Sonnenwind

Die Sonne sendet kontinuierlich einen Strom geladener Teilchen aus, die in alle Richtungen durch das Weltall fliegen. Das Magnetfeld der Erde wirkt wie eine Art riesiger Faradayscher Käfig und verhindert, daß der mit Überschall fliegende Teilchenregen die Erdoberfläche erreicht. In der Nähe der Pole hat diese Schutzhülle jedoch Schwachstellen, dort laufen die magnetischen Feldlinien nicht parallel zur Erdoberfläche, sondern ragen ins All hinaus. Aus diesem Grund können die Elektronen des Sonnenwinds dort in die Atmosphäre eindringen und das Polarlicht erzeugen. Der Sonnenwind weht nicht gleichmäßig, sondern ist Schwankungen ausgesetzt, besonders hohe Geschwindigkeiten und Teilchen dichten treten auf, wenn auf der Sonnenoberfläche Eruptionen, sogenannte Flares, riesige Gasmengen ausschleudern.

Troposphäre

Unterste Schicht der Atmosphäre. Sie reicht in den mittleren geographischen Breiten bis in etwa 12 Kilometer Höhe, am Äquator bis etwa 16 Kilometer. In dieser Schicht spielt sich das Wetter ab: Wolken bilden sich, Winde verwirbeln die Luft und Niederschläge fallen. Innerhalb der Troposphäre nimmt die Temperatur kontiniuerlich von unten nach oben ab. Typische Leuchtphänomene der Troposphäre sind Regenbögen, Blitze, Halos und Koronen.

Vorblitz

Dabei bewegen sich negativ geladene Teilchen von der Unterseite einer Gewitterwolke Richtung Erde. Dies geschieht nicht gleichmäßig, sondern wegen der wechselnden Feldstärken auf dem Wege hinab, sprunghaft. Dabei können Richtungswechsel und Verzweigungen entstehen. Erreicht der Vorblitz den Erdboden oder einen erhöhten Punkt, springt eine Ladung über und der erste Hauptblitz nutzt den „gebahnten Weg“ des Vorblitzes, um von unten Richtung Wolke zu springen.

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Stand: 20.12.2000

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Himmelslichter
Leuchterscheinungen in der Atmosphäre

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Warum ist der Himmel blau?
Von Himmelsfarben, Wellen und Aerosolen

Ein Bogen aus buntem Licht...
Von Regenbögen, Wassertropfen und den Wellenlängen des Lichts

Wenn die Sonne Ringe trägt
Halo-Phänomene

Der grüne Strahl
Ein seltenes und sagenumwobenes Phänomen

Wenn der Mond Hof hält...
Aureolen und Koronen des Wintermondes

Leuchtende Nachtwolken
Lichterscheinung am Sommerhimmel

Feuer vom Himmel
Blitze und ihre Entstehung

Elmsfeuer
Überall auf den Tannenspitzen...

Sonnenwind und Feuerschlangen
Das Geheimnis der Polarlichter

Leuchtende Teilchen und schwarze Aurora
Die Ursachen der Polarlichter

Glossar
Begriffe rund um die "Himmelslichter"

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