Nordlichter: Entstehung, Physik und nordische Mythen

Ich stand auf einem zugefrorenen See in Finnisch-Lappland, die Temperatur lag bei minus 22 Grad, und über mir begann der Himmel zu tanzen. Was als schwacher grünlicher Schimmer am Horizont angefangen hatte, breitete sich innerhalb von Minuten zu einem Vorhang aus, der sich über das halbe Firmament spannte. Grün, dann violett, dann ein kurzes Aufblitzen von Rot. Der See reflektierte das Leuchten, sodass man von Licht umgeben war, oben und unten. In dem Moment wollte ich wissen, was da oben wirklich passiert.

Die Entstehung der Nordlichter ist eine Geschichte, die auf der Oberfläche der Sonne beginnt und in der oberen Atmosphäre der Erde endet. Dazwischen liegen 150 Millionen Kilometer Weltraum, geladene Teilchen, die mit über einer Million Stundenkilometer durchs All rasen, und ein Magnetfeld, das unseren Planeten schützt. Die Physik dahinter ist gut verstanden, aber das Ergebnis am Himmel wirkt trotzdem jedes Mal wie etwas, das sich der Erklärung entzieht.

Was passiert am Himmel?

Nordlichter entstehen, wenn elektrisch geladene Teilchen von der Sonne auf die Erdatmosphäre treffen. Diese Teilchen, hauptsächlich Elektronen und Protonen, werden vom Magnetfeld der Erde zu den Polarregionen gelenkt. Dort kollidieren sie in einer Höhe von 80 bis 300 Kilometern mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen in der oberen Atmosphäre. Bei der Kollision werden die Gasatome angeregt, das heißt, ihre Elektronen werden auf ein höheres Energieniveau gehoben. Wenn sie in ihren Grundzustand zurückfallen, geben sie die überschüssige Energie als Licht ab.

Im Prinzip funktioniert eine Aurora also wie eine Neonröhre, nur in kosmischem Maßstab. In einer Neonröhre werden Gasatome durch elektrischen Strom angeregt und leuchten. Am Himmel sind es Sonnenteilchen, die die Gasatome zum Leuchten bringen. Der wissenschaftliche Name Aurora Borealis (Nordlicht) wurde 1621 vom französischen Astronomen Pierre Gassendi geprägt. Aurora war die römische Göttin der Morgenröte, Boreas der griechische Gott des Nordwinds.

Der Sonnenwind als Auslöser

Alles beginnt auf der Sonne. Unsere Sonne ist kein ruhiger Stern. Ihre Oberfläche brodelt bei Temperaturen von etwa 5.500 Grad Celsius, und die Korona, die äußere Atmosphäre, erreicht Temperaturen von über einer Million Grad. Diese extreme Hitze sorgt dafür, dass ständig geladene Teilchen ins All geschleudert werden. Diesen Strom aus Elektronen und Protonen nennt man Sonnenwind.

Der Sonnenwind ist immer da, er strömt permanent mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 800 Kilometern pro Sekunde durch das Sonnensystem. Für die schwachen Nordlichter reicht dieser normale Sonnenwind aus. Aber die starken Ausbrüche, bei denen der ganze Himmel leuchtet, brauchen mehr. Sie werden durch sogenannte koronale Massenauswürfe (CMEs) ausgelöst. Das sind gewaltige Eruptionen auf der Sonnenoberfläche, bei denen Milliarden Tonnen geladene Materie ins All geschleudert werden.

Ein CME braucht etwa 1,5 bis 3 Tage, um die Erde zu erreichen. Wenn er auftrifft, komprimiert er das Erdmagnetfeld auf der sonnenzugewandten Seite und dehnt es auf der abgewandten Seite wie einen Schweif aus. Die geladenen Teilchen dringen entlang der Magnetfeldlinien in die Atmosphäre ein, und zwar bevorzugt in einem ovalen Ring um die magnetischen Pole. Diesen Ring nennt man das Polarlichtoval, und er liegt typischerweise zwischen 65 und 72 Grad nördlicher Breite, also genau über Nordnorwegen, Schwedisch-Lappland, Finnisch-Lappland und Nordisland.

Die Sonnenaktivität folgt einem 11-Jahres-Zyklus. In den Jahren um das Sonnenmaximum (zuletzt 2024/2025) gibt es deutlich mehr CMEs und damit mehr starke Nordlichter. Aber auch in den ruhigeren Jahren gibt es den normalen Sonnenwind, sodass Nordlichter grundsätzlich immer möglich sind. Die Nordlichtvorhersage basiert auf der Beobachtung der Sonnenaktivität und dem KP-Index, einer Skala von 0 bis 9, die die geomagnetische Aktivität misst.

Warum leuchten die Farben?

Die Farbe eines Nordlichts hängt davon ab, welches Gas angeregt wird und in welcher Höhe die Kollision stattfindet.

Grün ist die häufigste Farbe. Sie entsteht durch angeregte Sauerstoffatome in einer Höhe von 100 bis 200 Kilometern. Sauerstoff gibt bei diesem Übergang Licht mit einer Wellenlänge von 557,7 Nanometern ab, und das ist genau das kräftige Grün, das man auf den meisten Nordlichtfotos sieht. Unsere Augen sind für grünes Licht besonders empfindlich, deshalb nehmen wir Grün als dominante Farbe wahr.

Rot entsteht ebenfalls durch Sauerstoff, aber in größeren Höhen (über 200 Kilometer). In dieser dünnen Atmosphäre haben die Sauerstoffatome mehr Zeit, bevor sie mit anderen Atomen zusammenstoßen, und geben Licht bei 630 Nanometern ab. Rotes Nordlicht ist seltener zu sehen und tritt vor allem bei starker Sonnenaktivität auf. Es zeigt sich meistens am oberen Rand der Nordlichtvorhänge.

Violett und Blau stammen von Stickstoffmolekülen. Ionisierter Stickstoff leuchtet blau-violett (391 bis 470 Nanometer), neutraler Stickstoff gibt rötlich-violettes Licht ab. Diese Farben zeigen sich oft am unteren Rand der Aurora, wo die Teilchen tiefer in die Atmosphäre eindringen (unter 100 Kilometer). Mit bloßem Auge sind violette und blaue Nordlichter schwerer zu erkennen als grüne. Auf Langzeitbelichtungen kommen sie dagegen gut zur Geltung.

Rosa entsteht als Mischfarbe, wenn grünes Sauerstofflicht und rotes Stickstofflicht überlagert werden. Rosa Nordlichter treten vor allem bei sehr starker geomagnetischer Aktivität auf (KP 7 oder höher) und sind ein Zeichen dafür, dass die Teilchen besonders tief in die Atmosphäre eindringen.

Formen und Bewegungen der Aurora

Nordlichter treten in verschiedenen Formen auf, die Wissenschaftler katalogisiert haben. Die häufigsten sind:

Bögen (Arcs): Stabile, bogenförmige Bänder, die sich von Ost nach West über den Himmel spannen. Sie sind die ruhigste Form und können stundenlang am gleichen Ort stehen. Oft sind sie der Beginn eines Nordlichtabends.

Vorhänge (Curtains): Vertikale Strukturen, die aussehen wie ein Gardine, die im Wind weht. Die Unterkante ist oft scharf definiert, die Oberkante löst sich nach oben auf. Vorhänge entstehen durch Dichteunterschiede im Teilchenstrom und können sich sehr schnell bewegen.

Korona: Wenn man direkt unter einem besonders aktiven Nordlicht steht, scheinen die Strahlen von einem einzigen Punkt am Himmel auszugehen. Dieser Effekt heißt Korona und ist perspektivisch bedingt, ähnlich wie Gleise, die am Horizont zusammenzulaufen scheinen. Eine Korona ist der Höhepunkt eines starken Ausbruchs.

Pulsierendes Polarlicht: Flächige Bereiche, die rhythmisch aufleuchten und wieder verblassen, im Takt von einigen Sekunden. Diese Form tritt oft in den frühen Morgenstunden auf, wenn die Hauptaktivität nachlässt. Sie wird durch eine andere Art der Wechselwirkung verursacht (Chorus-Wellen in der Magnetosphäre) und ist wissenschaftlich noch Gegenstand aktueller Forschung.

Nordlichter in der nordischen Mythologie

Lange bevor die Wissenschaft das Phänomen erklären konnte, hatten die Völker des Nordens eigene Deutungen. In der nordischen Mythologie der Wikinger gab es mehrere Erklärungen für das Leuchten am Himmel.

Die bekannteste Deutung verbindet die Nordlichter mit der Bifröst, der brennenden Regenbogenbrücke, die Midgard (die Welt der Menschen) mit Asgard (dem Reich der Götter) verbindet. In den Eddas wird die Bifröst als dreifarbiger Bogen beschrieben, den die Götter täglich überqueren. Das Leuchten am Himmel wurde als Schimmer dieser Brücke interpretiert, ein Zeichen dafür, dass die Götter wach waren.

Eine andere Deutung sah die Nordlichter als Spiegelung der Rüstungen der Walküren. Diese übernatürlichen Kriegerinnen ritten über die Schlachtfelder, um die gefallenen Helden auszuwählen, die nach Walhalla geführt werden sollten. Das Licht am Himmel war demnach der Widerschein ihrer Schilde und Rüstungen, wenn sie über den Himmel ritten. Diese Vorstellung passt gut zu den sich bewegenden, flackernden Lichtvorhängen, die tatsächlich wie reflektierendes Metall aussehen können.

In der isländischen Tradition glaubte man, dass die Nordlichter bei Geburten halfen. Wenn eine Frau in den Wehen lag und am Himmel die Aurora leuchtete, galt das als gutes Zeichen. Gleichzeitig durfte die Gebärende nicht direkt in das Licht schauen, weil das Kind sonst schielen würde. Diese Vorstellung hielt sich in Island bis ins 19. Jahrhundert.

Mythen der Sámi und Finnen

Die Sámi, die indigene Bevölkerung Nordskandinaviens, hatten eine ambivalente Beziehung zu den Nordlichtern. In der samischen Tradition heißt das Nordlicht "guovssahas", was so viel bedeutet wie "das Licht, das man hören kann". Viele Sámi waren überzeugt, dass die Nordlichter ein leises Knistern oder Zischen von sich geben. Interessanterweise hat die finnische Wissenschaftlerin Unto Laine 2016 tatsächlich akustische Messungen gemacht, die darauf hindeuten, dass bei starker Nordlichtaktivität in Bodennähe schwache Geräusche entstehen können, möglicherweise durch elektrische Entladungen in der Inversionsschicht.

Für viele samische Gemeinschaften waren die Nordlichter ein Zeichen der Geisterwelt. Man sollte nicht pfeifen, wenn die Aurora leuchtete, weil man damit die Aufmerksamkeit der Geister auf sich zog. Auch schnelle Bewegungen und laute Geräusche galten als gefährlich. Wer sich respektlos verhielt, riskierte nach dem Glauben, dass die Nordlichter herabfahren und einen mitnehmen würden.

Das finnische Wort für Nordlicht ist "revontulet", wörtlich "Fuchsfeuer". Die Legende erzählt von einem arktischen Fuchs, der durch den Schnee rennt und mit seinem buschigen Schwanz den Schnee aufwirbelt. Die Kristalle fliegen in den Himmel und entzünden sich dort als Leuchten. In einer anderen Version schlägt der Fuchs mit dem Schwanz gegen die Berge, und die Funken steigen zum Himmel auf. Diese Erklärung hat etwas Poetisches: Der Fuchs als Grenzgänger zwischen der irdischen und der himmlischen Welt.

Bei den Grönland-Inuit galten die Nordlichter als Seelen der verstorbenen Kinder, die am Himmel Ball spielen. Bei den norwegischen Fischern hieß es, die Lichter seien der Widerschein riesiger Heringsschwärme im Meer, die sich an der Wasseroberfläche spiegelten. Jede Kultur, die regelmäßig mit dem Phänomen konfrontiert war, hat ihre eigene Erklärung gefunden.

Von der Wissenschaft entzaubert?

Die wissenschaftliche Erforschung der Nordlichter begann im 18. Jahrhundert. Edmund Halley (derselbe, nach dem der Komet benannt ist) stellte 1716 fest, dass die Nordlichter mit dem Erdmagnetfeld zusammenhängen. Der norwegische Physiker Kristian Birkeland bewies Anfang des 20. Jahrhunderts experimentell, dass geladene Teilchen von der Sonne die Ursache sind. Er baute eine kleine magnetisierte Kugel (die "Terrella") in eine Vakuumkammer und beschoss sie mit Elektronen. An den Polen der Kugel leuchtete es auf, genau wie am echten Himmel.

Birkelands Arbeit wurde zu seinen Lebzeiten angezweifelt. Erst in den 1960er Jahren, als Satelliten die Messdaten lieferten, wurde er vollständig bestätigt. Heute tragen die elektrischen Ströme in der oberen Atmosphäre, die das Polarlicht antreiben, den Namen Birkeland-Ströme. Für die Norweger ist Birkeland ein Nationalheld; er war bis 2019 auf dem 200-Kronen-Schein abgebildet.

Hat die Wissenschaft den Nordlichtern ihren Zaüber genommen? Ich würde sagen: nein. Zu wissen, dass das grüne Leuchten von Sauerstoffatomen in 120 Kilometern Höhe stammt, die von Sonnenteilchen getroffen werden, die 150 Millionen Kilometer durchs All gereist sind, macht das Ganze eher noch erstaunlicher. Die Skala des Phänomens, von der Oberfläche der Sonne bis in unsere Atmosphäre, übersteigt jede mythologische Erklärung. Und wenn man dann bei minus 20 Grad auf einem zugefrorenen See in Lappland steht und der Himmel anfängt zu tanzen, vergisst man die Physik ohnehin.

Häufige Fragen zur Entstehung von Nordlichtern

Weiterführende Informationen

• NOAA, Aurora Forecast
• Nordischer Ministerrat
• Visit Sweden
• Visit Norway
• Visit Finland