Polarlichter - Aurora Borealis

POLARLICHTER UND AIRGLOW AM 15. UND 16.07.2012

Das Geschehen auf der Sonne

Seit dem Polarlicht vom 15.03.2012 war es auf der Sonne eher ruhig geblieben; es gab nur wenige kurze Aktivitätsepisoden. Dies änderte sich erst in den letzten Junitagen, als eine über 3 Wochen anhaltende Episode begann, in deren Verlauf mehrere kleinere und zwei sehr große Sonnenflecken-Gruppen (AR 11515 und AR 111520) erschienen, welche zwischen dem 28.06. und dem 19.07.2012 insgesamt 44 M-Class-Flares und 2 X-Class-Flares hervorbrachten. Es handelte sich in dieser Hinsicht um die bislang ausgeprägteste Aktivitätsepisode im 24. Sonnenfleckenzyklus. Die Flares waren typischerweise sehr impulsiv und brachten allenfalls schwache CMEs hervor. Dies galt auch für einen Flare der Kategorie X 1.1, welcher sich am 06.07.2012 (UT, 07.07.12 in MESZ) in AR 11515 ereignete. Erst ein weiterer X-Class-Flare (X 1.4), der am 12.07.2012 gegen 18:30 MESZ aus AR 11520 hervorging, erwies sich als geoeffektiv. Er war von einem erdgerichteten CME und einem starken Ausstoß an Protonen begleitet. Zwei langanhaltende M-Class-Flares am 17. und 19.07.12 fanden bereits so weit am westlichen Rand der Sonne statt, dass die zugehörigen CMEs sich nicht mehr auf das Erdmagnetfeld auswirken konnten.

Die Fleckengruppen 11515 und 11520 konnten jeweils mehrere mehrere Tage lang mit dem bloßen Auge (und entsprechendem Schutzfilter) beobachtet werden. Im Unterschied zu den bisherigen großen Gruppen des 24. Zyklus befanden sie sich in der Südhemisphäre der Sonne.

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Verlauf des geomagnetischen Sturms vom 14. - 17.07.2012

Der CME aus dem X 1.4 Flare vom 12.07.2012 traf am 14.07.2012 um 19:25 MESZ am ACE-Satelliten und um kurz nach 20:00 MESZ bei der Erde ein. Dadurch wurde ein geomagnetischer Sturm der Kategorie G1 ausgelöst, der (nachträglich berechnete) Kp-Wert stieg auf 5; die Gesamtfeldstärke (Bt) des Interplanetaren Magnetfelds (IMF) erreichte etwa 20nT, wobei es zunächst mehrfach die Ausrichtung wechselte, um dann noch vor Einbruch der Nacht in Mitteleuropa für viele Stunden nach Norden zu schwenken. Dadurch bestanden bei uns nur geringe Chancen, Polarlichter zu beobachten. Als das IMF wieder nach Süden drehte, war die um diese Jahreszeit extrem kurze Nacht in Mitteleuropa bereits vorbei. Zudem war die Gesamtfeldstärke nun unter 10nT abgesunken.
Am 15.07.2012 gegen 08:00 MESZ trat die Erde in die magnetische Blase des CME ein. Die Gesamtfeldstärke stieg schlagartig auf 25nT, das IMF war nun stark nach Süden ausgerichtet. Diese Konfiguration blieb bis zum 17.07.12 erhalten, wobei die Gesamtfeldstärke langsam, aber kontinuierlich abnahm. Der Verlauf dieses geomagnetischen Sturms ähnelte dem Bastille-Day-Event vom 15./16.07.2000. Allerdings waren die Gesamtfeldstärke sowie Dichte und Geschwindigkeit geringer als damals, sodass es in Mitteleuropa diesmal nur zu mittelhellen Polarlichtern reichte. Dagegen wurden aus den USA, wo der schockartige Eintritt in die magnetische Blase noch in der Nacht stattfand, helle Polarlichter bis nach Colorado hinunter gemeldet.

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Das Wetter in Mitteleuropa

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Beobachtungen am Morgen des 15.07.2012 in Deutschland

Der CME war günstig an einem Samstagabend eingetroffen. Folglich lagen praktisch alle deutschen Polarlichtfans auf der Lauer - und wurden bitter enttäuscht. Die nördliche Ausrichtung des IMF ließ in mittleren Breiten fast keine Polarlichtaktivität zu. Als nach Mitternacht einige Fotos auftauchten, welche ein schwaches violettes Leuchten zeigten, wurde daher zunächst stark angezweifelt, dass es sich dabei um Aurora Borealis handeln könnte. Erst ein Video von Michael Theusner lieferte den eindeutigen Beleg für fotografisches Polarlicht.
Noch während der Nacht und vor allem am nächsten Morgen wurden mehr und mehr Fotos publiziert, auf denen grünliche Streifen am Himmel zu sehen waren. Zumeist handelte es sich um lang belichtete Bilder, die mit hohen ISO-Zahlen aufgenommen worden waren. Da einige Belege aus Süddeutschland kamen, konnte Polarlicht ziemlich rasch ausgeschlossen werden, zumal weiter nördlich entstandene Fotos das grüne Leuchten über dem rötlichen Polarlicht zeigten. Daher wurden zunächst angestrahlte Wolken oder Bildartefakte vermutet. Angesichts der Vielzahl identischer Bilder aus ganz unterschiedlichen Regionen setzte sich allmählich die Annahme durch, dass es sich um Airglow gehandelt habe. Vor allem die charakteristische streifige Struktur ließ gar keine andere Deutung zu. Bislang war Airglow nur in sehr seltenen Fällen von Mitteleuropa aus beobachtet worden; selbst unter dem dunklen Himmel Namibias ist es nur in seltenen Fällen sichtbar. Dass nun in einer Nacht in Deutschland derart viele Belegfotos entstanden, ist schon als Sensation zu werten.
Als Ursache für das ungewöhnlich starke Airglow - in einem Fall wurde es sogar mit bloßem Auge als gräulicher Schleier gesichtet - ist vor allem die gleichzeitige Polarlichtaktivität in höheren nördlichen Breiten zu diskutieren. Ein Foto aus dem Weltall zeigt sehr deutlich, dass Polarlichter, welche in das den gesamten Globus umspannende Airglow eingebettet sind, letzteres in weitem Umkreis verstärken können. Erdgebundene Beobachtungen in Island belegen ebenfalls, dass im zeitlichen und räumlichen Umfeld von Polarlichtern kräftiges Airglow auftreten kann.
Nachdem am 23.07.12 (Berichte) über Deutschland ein noch kräftigeres Airglow beobachtet wurde und am 27.07.12 ein weiteres, schwächeres Event auftrat, war ein Zusammenhang mit der geomagnetischen Aktivität allerdings recht zweifelhaft geworden. Nach 4 weiteren Airglow-Events im August 2012 (11./12.08.12, 12./13.08.12, 18./19.08.12 und 23./24.08.12) muss diesere Erklärungsansatz wohl verworfen werden.

Die uns bekannten Beobachtungen von Polarlicht und Airglow am frühen Morgen des 15.07.2012 haben wir in nachstehender Karte zusammengefasst, welche die geografische Verteilung der Nachweise zeigt.

Trotz des enttäuschenden Verlaufs der Nacht - die Sache mit dem Airglow hatte sich noch nicht rumgesprochen und auch die von dem einen oder anderen erhofften Leuchtenden Nachtwolken waren ausgeblieben - harrten manche Sternfreunde noch bis weit in die Morgendämmerung aus, denn zwischen etwa 03:45 und 04:15 MESZ fand eine Jupiterbedeckung durch den Mond statt. Doch auch deren Beobachtung wurde vielfach zum Fehlschlag (Bericht von Wolfgang Dzieran), weil die Bewölkung zum Morgen hin immer mehr zunahm.
Berichte, Fotos und Videos der Jupiterbedeckung gibt es u.a. bei Daniel Fischer und auf Planetenbedeckung.de.

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Beobachtungen am 15./16.07.12 in Mitteleuropa

Da die Erde sich am Abend des 15.07.2012 bereit seit über 12 Stunden bei südlich ausgerichtetem IMF in der magnetischen Blase des CME befand, bestand kein Zweifel, dass in der Nacht zum 16.07.2012 visuelle Polarlichter auftreten würden. Angesichts der kurzen Dunkelheitsphase war dafür allerdings Voraussetzung, dass geomagnetische Substorms zur richtigen Zeit stattfinden würden. Ein solcher Substorm erreichte seinen Höhepunkt gegen 21:00 MESZ und war nach Ende der nautischen Dämmerung bereits abgeklungen. Lediglich im Osten Mitteleuropas (Brandenburg, Sachsen, Österreich), wo es etwas früher dunkel wurde, konnte zwischen etwa 23:15 und 23:55 MESZ fotografisch noch violette Polarlichter nachgewiesen werden.
Gegen 01:00 MESZ setzte ein weiterer Substorm ein, welcher zunächst fotografisches, dann auch visuelles Polarlicht hervorbrachte. Dieses war zeitweilig recht hell und erreichte seinen Höhepunkt gegen 01.45 MESZ. Die meisten visuellen Beobachtungen gelangen zwischen 01:30 und 02:00 Uhr. Obwohl die Aktivität in der Folge abklang, war fotografisches Polarlicht bis in die nun rasch heller werdende Morgendämmerung hinein vorhanden. Der letzte Nachweis erfolgte um 02:51 MESZ an der Webcam Kühlungsborn NW des IAP.
Die sehr sorgfältigen Ausarbeitungen von Andreas Möller, der die gesamte Nacht zudem in einem Video dokumentiert hat, bestätigen, dass das Polarlicht in 2 Aktivitätsphasen auftrat. Die erste war, da sie deutlich weiter südlich (Österreich) beobachtet werden konnte, vermutlich sogar die stärkere, fiel aber weitgehend der noch zu hellen Abenddämmerung zum Opfer.

Die uns bekannten Beobachtungen haben wir in einer ÜBERSICHTSTABELLE zusammengefasst, die Sie sich in einem separaten Fenster anschauen können. Zusätzlich haben wir aus den Tabellendaten nachstehende Karte erstellt, welche die geografische Verteilung der Nachweise und die Helligkeit der beobachteten Polarlichter zeigt.

Die Aurora Borealis vom 15./16.07.2012 war ein typisches Sommer-Polarlicht*, bei dem das hochreichende rote Polarlicht im Sonnenlicht lag und daher violett erschien. Zudem trug der dunkelblaue Himmelshintergrund der Mitternachtsdämmerung zu den violetten und sogar blauen Farbtönen bei. Wie bei vielen Polarlichtern in Mitteleuropa trat der grüne Polarlichtbogen lediglich in Norddeutschland zeitweilig knapp über dem Horizont in Erscheinung.
Wärend in der ersten Aktivitätsphase hauptsächlich strukturlose violette Flächen und lediglich einzelne schwache Beamer registriert wurden, präsentierte sich die zweite Phase lebhafter. Beobachtet wurden teils kräftige violette, weiße und blaue Beamer, welche deutliche Bewegungen zeigten. Auf der IAP-Webcam in Juliusruh war zwischen 01:35 MESZ und 02:02 MESZ Polarlicht zusammen mit Leuchtenden Nachtwolken (NLC) zu sehen.

* Klassische Beispiele für Sommer-Polarlichter sind das Bastille Day-Event (15./16.07.2000) und das ITV-Polarlicht (29./30.05.2003). Im erstgenannten Fall konnten ebenfalls Leuchtende Nachtwolken zusammen mit Polarlichtern beobachtet werden.

Denjenigen, die bis zum Ende der Nacht draußen waren und eine der immer weniger werdenden Wolkenlücken erwischten, bot sich in der Morgendämmerung des 16.07.2012 zum Abschluss eines spannenden Astronomie-Wochenendes ein sehenswerter Anblick über dem Osthorizont. Dort bildeten Jupiter, Aldebaran, Venus und der abnehmende Mond ein bemerkenswertes Viergestirn (Eigener Bericht).

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Links

EarthSky: Auroras widely seen July 14. Chance on July 15, too

Daniel Fischer: AR 1515 geht mit X-Flare – neue Gruppe kommt

Daniel Fischer: Die "Monster"-Fleckengruppe 11520 ganz ohne Teleskop aufgenommen

Daniel Fischer: X-Flare genau in der Sonnenmitte – das könnte (leuchtende und sonstige) Folgen haben

Daniel Fischer: Is this the night, with the Moon vs. Jupiter, some aurora and NLCs?

Daniel Fischer: Polarlicht-Action in Neuseeland & Nordamerika

Frank Leiter: Kurz beobachtet - Polarlicht am 16. Juli

Andreas Möller: Polarlicht am 15/16.07.2012

NASA: Solar Fireworks on July 2

NASA: CME Arrival Results in Aurora Show

NASA: A Taste of Solar Maximum

STCE: X1 flare in NOAA 1520 (9 Jul 2012 - 15 Jul 2012)

Sterne und Weltraum: Polarlichter am Abend des 14. Juli 2012?

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Literaturangaben

Hinz, Claudia (2012): Airglow - wenn aus "grünem Polarlicht" ein noch selteneres Phänomen wird. Meteoros 15 (7-8), 185-189.

Hinz, Claudia (2013): Airglow - Wenn aus "grünem Polarlicht" ein noch selteneres Phänomen wird. VdS-Journal 44, 75-77.

Jonas, Carsten (2012): Die Bedeckung der Bedeckung - oder doch lieber Polarlichter? Sternkieker 4/2012, 202-203.

Krause, Stefan (2013): Die Polarlichter im 2. Halbjahr 2012. Sternzeit 2/2013, 94-97.

Schwager, Stefan (2013): Polarlicht 2012 über Riesa - "Aurora Borealis" live erlebt. VdS-Journal 44, 127-131.

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