Polarlicht, aus der Space Shuttle aus gesehenDie Aurora, auch unter den Namen Nordlicht oder Polarlicht bekannt, ist ein faszinierendes Phänomen, welches im Zusammenhang mit der Sonnenstrahlung und dem Magnetfeld der Erde steht. Die Aktivität der Sonne hat in den vergangenen Jahren vermehrt von sich reden gemacht, und es besteht wachsende Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Erde ihr Magnetfeld bald umpolen wird, was ebenfalls die Möglichkeit Auroras zu sichten, erhöht. In Basel sollten Auroras zu sehen sein, wenn das Magnetfeld der Erde stark gestört ist. Um bei solchen Ereignissen ein brauchbares Mess- und Warnsystem vor Ort zu haben, baute ich das von Karsten Hansky und Dirk Langenbach (siehe weblinks) entwickelte SAM - den simple aurora monitor - nach.

 

 

 

 

SonnenaktivitätDie Sonne hat im Rhythmus von 11 Jahren periodische Maxima ihrer Aktivität, wo sie jeweils ihr eigenes Magnetfeld umpolt und dabei bedeutend mehr Materie ins Weltall schleudert. Es konnte jedoch keine Gesetzmässigkeit der Zyklen der Sonne gefunden werden, da die genauen Vorgänge in und auf der Sonne wissenschaftlich noch weitgehend nicht verstanden sind. Das letzte Maximum der Sonnenaktivität war in Jahr 2001, doch gerade in diesen Tagen liefert unser Zentralgestirn sogar Schlagzeilen, mit den grössten bislang registrierten Sonnenflecken und Eruptionen.

Wenn die Sonne aus einem Sonnenfleck eine CME (coronal mass eruption) in Richtung Erde schiesst, dann wird innert 1-2 Tagen die Erde einer Stosswelle von Röntgen- und Partikelstrahlung ausgesetzt. Ohne das schützende Magnetfeld der Erde wären wir dieser Strahlung fast ungeschützt ausgesetzt.

 

 

 

Erdmagnetfeld und SonnenwindDurch die geladenen Teilchen (hauptsächlich Protonen und Elektronen) aus der Strahlungswelle von der Sonne ("Sonnenwind") wird das Magnetfeld der Erde verformt. Wenn es sich dermassen stark verformt, dass sich an der der Sonne abgewandten Seite ein Plasmoid bildet (siehe Bild), entstehen Ringströme welche die Partikel gegen die Pole hin beschleunigen. In zwei Gürteln um die beiden magnetischen Pole der Erde werden die Teilchen konzentriert in die Erdatmosphäre geschossen, wobei sie das Magnetfeld der Erde erneut stören. Eine Aurora entsteht, wenn sie Sauerstoff- und Stickstoffatome in der oberen Erdatmosphäre in ca. 100 km Höhe zum Leuchten anregen. Je stärker die Aurora ist, desto weiter gegen den Äquator werden diese Gürtel vergössert. Zugleich bilden in den "Van-Allen-Gürteln" die Magnetfeldlinien "magnetische Flaschen", worin sich allerlei geladene Teilchen sammeln. Diese Van-Allen-Gürtel stellen z.B. eine besondere Gefahr für Flugzeug- und Raumschiffbesatzungen dar, da dort die kosmische Strahlung um ein Vielfaches höher ist als sonstwo.

 

 

Fluxgate-SensorDas alles ist also handfeste Physik, keine Quacksalber-Astrologie-Schwafelei. Denzufolge sind solche Phänomene auf vilerlei Art auch mess- und quantifizierbar. Als ich nach einer Bauanleitung für ein solches Meldegerät Ausschau hielt, stiess ich zunächst auf die Methode mit einem Kompass mit Spiegel dran, woran ein Laserstrahl abgelenkt wird. Bei Instabilität des Erdmagnetfeldes würde dieses Gerät wegen der Bewegung des Kompasses also direkt ein Wandern des Laserstrahls zeigen. Das Unschöne dran war, dass dieses Gerät idealerweise ziemlich viel Platz (mehrere Meter Weg für den Laserstrahl) braucht, wenn es genau sein soll, und ausserdem die Verarbeitung der Messanzeige schwierig ist.
Im 2002 bin ich dann auf den Bausatz von Karsten Hansky und Dirk Langenbach gestossen, welchem ein Fluxgate-Magnetfeldsensor zugrunde liegt. Dieser elektronische Sensor misst den magnetischen Fluss in einer Raumrichtung mit hoher Auflösung. Karsten und Dirk konstruierten ein kleines Gerät mit zweier solcher Sensoren für beide Raumrichtungen der Erdoberfläche, welches an einen Computer zur Datenspeicherung und -Auswertung angeschlossen wird. Diese Sensoren zeigen also stets die Feldstärken des Erdmagnetfeldes an, und das Gerät warnt, wenn diese stark zu schwanken beginnt.

 

 

SAM Basel - Ernst Furrer      47°31'37" N / 7°35'28" E      JN37TN

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© 2003 Ernst Furrer, last modification 07.12.03