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„Dune“-Aurora über Dünen

Neue Art des Polarlichts entsteht durch Schwerewellen in der Mesosphäre

Dune-Aurora
Aufnahme einer seltenen Dune-Aurora in Finnland. © Graeme Whipps

Leuchtende Wellen: Diese Aufnahme zeigt eine sehr seltene, erst vor wenigen Jahren zum ersten Mal entdeckte Polarlicht-Variante: die „Dune“-Aurora. Typisch für sie sind langgezogene, parallele Wellen in den grünlichen Lichtschleiern. Jetzt erhärten Satellitenmessungen die Vermutung, dass dieses Phänomen durch „eingeklemmte“ Wellen in der Mesosphäre entsteht.

Polarlichter entstehen durch die komplexe Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der oberen Erdatmosphäre. Dabei dringen energiereiche Teilchen entlang der Magnetfeldlinien in die Atmosphäre ein und kollidieren dort mit Gasmolekülen. Diese werden angeregt und geben die überschüssige Energie als Licht verschiedener Wellenlängen ab – eine Aurora entsteht. Diese kann leuchtende Schleier bilden, aber auch flackern oder abrupte Ausbrüche zeigen.

Leuchtende Wellen

Den in dieser Aufnahme eingefangenen, neuen Typ von Polarlicht haben Forschende erst vor wenigen Jahren erstmals beobachtet. Bei diesen „Dune“-Auroren zeigen sich langgestreckte Rippel oder „Dünen“ in den grünlichen Schleiern des Polarlichts. Dieses seltene Phänomen tritt offenbar meist knapp südlich der klassischen Polarlichtzone in rund 100 Kilometer Höhe auf und kann sich über 1.500 Kilometer in Ost-West-Richtung erstrecken.

Bereits 2020 vermuteten finnische Wissenschaftler, dass diese leuchtenden Wellenmuster auf ein spezielles meteorologisches Phänomen zurückgehen, die mesosphärische Brandung. Diese entsteht, wenn sich direkt unter der Obergrenze der Mesosphäre eine Inversionsschicht bildet – eine temperaturbedingte Grenzschicht. In ihr können sich dann atmosphärische Dichtewellen wie in einem Wellenleiter konzentrieren und horizontal über weite Entfernungen ausbreiten.

Sauerstoffschwankungen und Elektronenregen

Jetzt hat ein Forschungsteam um Maxime Grandin von der Universität Helsinki diese Hypothese mit Satelliten-Messdaten unterfüttert. Sie belegen, dass während einer solchen Dune-Aurora tatsächlich eine besonders starke Inversionsschicht in der Mesosphäre existierte und dass es dadurch dort zu einer erhöhten Sauerstoff-Dichte kam. „Die Helligkeitsunterschiede innerhalb der Dune-Wellen könnten demnach durch diese Sauerstoff-Schwankungen hervorgerufen werden“, so die Wissenschaftler.

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Ergänzende Daten belegten zudem, dass zum Zeitpunkt der Dune-Aurora vermehrt Elektronen entlang der Magnetfeldlinien in die Atmosphäre einströmten. Nach Ansicht der Forschenden liegt es daher nahe, dass diese energiereichen Teilchen die Anregung der mesosphärischen Gasatome verursachen und so das Dune-Phänomen auslösen.

Quelle: University of Helsinki

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