Bedeutung der Polarlichtfarben: Grün, Rot, Lila, Rosa

Das Nordlicht ist nicht immer grün. Je nach Stärke des Sturms, Höhe und den atmosphärischen Gasen, mit denen die Teilchen der Sonne zusammenstoßen, reicht das Farbspektrum der Aurora borealis von dem vertrauten Limettengrün über tiefes Karmesinrot, leuchtendes Lila und elektrisches Blau bis hin zu einem erstaunlichen Knallrosa. Wer die Bedeutung der Polarlichtfarben versteht, erhält einen direkten Einblick in die Weltraumwetterbedingungen, die sich 100 bis 300 Kilometer über dem eigenen Kopf abspielen.

Kurzantwort: Warum haben Nordlichter unterschiedliche Farben?

Jede Farbe entsteht durch eine Lichtemission: Ein Atom oder Molekül nimmt Energie von einem geladenen Sonnenpartikel auf und gibt sie anschließend als Photon mit einer bestimmten Wellenlänge wieder ab. Dieselbe Physik steckt hinter Neonreklamen; das Polarlicht ist einfach die Version der Natur, die sich über Hunderte von Kilometern Atmosphäre erstreckt.

Polarlichtfarben: vollständige Übersicht nach Gas, Höhe und Sturmstärke

Grünes Polarlicht: die typische Farbe

Grün ist die Farbe, die sich die meisten Menschen vorstellen, wenn sie an Nordlichter denken – und das aus gutem Grund, denn es ist mit Abstand die häufigste Polarlichtfarbe. Sie entsteht, wenn energiereiche Elektronen des Sonnenwinds in Höhen zwischen etwa 90 und 150 Kilometern mit Sauerstoffatomen zusammenstoßen. Das Sauerstoffatom nimmt die Energie auf, wird kurzzeitig angeregt und gibt dann ein Photon mit einer Wellenlänge von 557.7 Nanometern ab, die genau im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums liegt.

Das menschliche Auge ist für grünes Licht besonders empfindlich. Das ist einer der Gründe, warum diese Farbe bei Polarlichtbeobachtungen dominiert, selbst wenn in größeren Höhen technisch gesehen weitere Farben vorhanden sind. Ein grünes Polarlicht weist auf mäßige geomagnetische Aktivität im Bereich von Kp 2 bis 5 hin – stark genug für eine sichtbare Erscheinung an Orten in hohen Breiten wie Tromso, Reykjavikoder Yellowknife, aber nicht auf ein großes Sturmereignis.

Die Intensität des Grüns variiert beträchtlich. Ein schwacher grünlicher Schein am Horizont kann auf Kp 2 hindeuten, während leuchtend helle, pulsierende Vorhänge Kp 4 oder 5 anzeigen. Auch die Struktur verändert sich: Bögen, Bänder und Strahlen geben alle dieselbe grüne Wellenlänge ab, zeichnen jedoch unterschiedliche Muster des Elektroneneinfalls nach.

Rotes Polarlicht: das seltenste und dramatischste

Rotes Polarlicht ist die seltenste Nordlichtfarbe, die mit bloßem Auge sichtbar ist. Wenn es sich über den Himmel ausbreitet, deutet es in der Regel auf einen erheblichen geomagnetischen Sturm mit Kp 6 oder höher hin. Es entsteht durch dieselben Sauerstoffatome wie das grüne Licht, jedoch viel weiter oben: in über 300 Kilometern Höhe und manchmal sogar in 500 bis 600 Kilometern. In diesen extremen Höhen sind Sauerstoffatome so dünn verteilt, dass sie nach der Energieaufnahme viel länger brauchen, um sie wieder abzugeben. Dabei entsteht ein Photon mit einer anderen Wellenlänge: 630.0 Nanometer, im tiefroten Bereich.

Während großer geomagnetischer Stürme kann rotes Polarlicht als tief karmesinroter oder blutroter Schein auftreten, der manchmal sogar an Orten mittlerer Breiten weit südlich der üblichen Polarlichtzone sichtbar ist. Berichten zufolge erzeugte das Carrington-Ereignis von 1859 rotes Polarlicht, das bis in die Karibik sichtbar war. In jüngerer Zeit brachte der G5-Sturm im Mai 2024 rotes Nordlicht für Beobachter in Mitteleuropa, im Süden der Vereinigten Staaten und sogar im Norden Japans.

Lila und blaues Polarlicht: Stickstoff am unteren Rand

Lila und blaue Farben in Polarlichtern entstehen durch Stickstoffmoleküle und nicht durch Sauerstoffatome. Stickstoff macht etwa 78% der Erdatmosphäre aus und sendet, wenn besonders energiereiche Sonnenelektronen auf ihn treffen, Licht mit mehreren Wellenlängen im blauen und violetten Bereich aus. Dies geschieht nahe dem unteren Rand der Polarlichterscheinung, typischerweise in etwa 100 Kilometern Höhe.

In der Praxis sieht man nur selten ein rein blaues Polarlicht. Am häufigsten bemerken Beobachter einen lila- oder magentafarbenen Saum entlang der Unterkante grüner Vorhänge oder violette Strahlen, die sich während aktiver Erscheinungen nach unten erstrecken. Diese Mischung aus Lila und Grün sorgt für einige der visuell eindrucksvollsten Polarlichtfotos. Kameras fangen sie viel deutlicher ein als das bloße Auge, weil digitale Sensoren auf nahezu ultraviolette Wellenlängen reagieren.

Lila Polarlicht weist auf eine aktive und nicht nur mäßige Erscheinung hin. Wenn Sie die lila oder blauen unteren Ränder eines Polarlichtvorhangs ohne Kamera deutlich sehen können, liegt der Kp-Wert typischerweise bei 4 oder höher, und der Elektroneneinfall ist energiereich genug, um tiefer in die Atmosphäre vorzudringen.

Rosa Polarlicht: ein Zeichen für ein extremes Ereignis

Rosa Nordlichter sind die seltenste Farbe und der dramatischste Hinweis auf extremes Weltraumwetter. Sie entstehen, wenn die Energie der Sonnenpartikel so intensiv ist, dass Elektronen unterhalb von 100 Kilometern Höhe eindringen und die Mesosphäre erreichen. Dort überwiegen neutrale Stickstoffmoleküle gegenüber dem ionisierten Stickstoff, der für Blau-Violett verantwortlich ist. Die dabei erzeugte Emissionsfarbe verschiebt sich in Richtung Rosa und Magenta und erscheint häufig als leuchtend knallrosa Saum unterhalb des grünen Hauptbandes.

Während des geomagnetischen G5-Sturms im Mai 2024, einem der stärksten seit 20 Jahren, berichteten Beobachter von leuchtend rosa unteren Rändern, die mit bloßem Auge in weiten Teilen Nordeuropas und Kanadas sichtbar waren. Fotografen nahmen außergewöhnliche rosa-grüne Polarlichtbilder auf, die sich in den sozialen Medien weit verbreiteten. Für die meisten Beobachter ist rosa Polarlicht ein Ereignis, das nur einmal pro Sonnenzyklus auftritt. Wenn Sie es selbst sehen, stehen Sie unter einem Sturm mit Kp 8 oder 9 – am oberen Ende der Skala.

Weißes Polarlicht: geringe Aktivität oder Kamera-Artefakt

Weißes oder hellgraues Polarlicht ist die mehrdeutigste der Nordlichtfarben. Es gibt zwei unterschiedliche Ursachen. Die erste ist tatsächlich eine geringe Aktivität: Ist die Erscheinung für die farbempfindlichen Zapfen des Auges zu schwach, zeigt sich das Polarlicht als matter weißlicher Schein oder blasser Bogen am Himmel. Das kommt häufig bei Ereignissen mit Kp 1 bis 2 vor, wenn die Aktivität visuell gerade noch wahrnehmbar ist.

Die zweite Ursache ist eine fotografische Überbelichtung. Kamerasensoren fangen bei einer Langzeitbelichtung viel mehr Licht ein als das menschliche Auge. Bei einem überbelichteten Polarlichtfoto wird der Grünkanal übersteuert, sodass das Bild weiß oder gelblich-weiß erscheint. Das ist eine technische Einschränkung der Belichtungseinstellungen und keine eigene Polarlichtfarbe. Wenn Sie den ISO-Wert senken oder die Verschlusszeit verkürzen, kommt das natürliche Grün auf dem Foto wieder zur Geltung.

Warum Kameras mehr Polarlichtfarben sehen als Ihre Augen

Eine der häufigsten Erfahrungen von Polarlicht-Neulingen ist, dass ihre Handyfotos leuchtendes Grün, Lila und sogar Rot zeigen, obwohl sie mit bloßem Auge nur einen blassen weißen oder schwach grünlichen Schein gesehen haben. Das ist kein fotografischer Trick. Es liegt daran, dass das menschliche Sehvermögen und digitale Kamerasensoren bei schlechten Lichtverhältnissen unterschiedlich reagieren.

Bei schwachem Licht wechselt das menschliche Auge von den Zapfen (die Farben erkennen) zu den Stäbchen (die empfindlicher, aber farbenblind sind). Bei nahezu völliger Dunkelheit dominieren die Stäbchen. Deshalb erscheint schwaches Polarlicht mit bloßem Auge oft weiß oder grau, obwohl es tatsächlich grünes Licht abgibt. Zapfen benötigen viel mehr Licht als Stäbchen: Der mesopische Übergangsbereich, in dem das Farbsehen einsetzt, liegt bei etwa 0.01–1 Lux und damit weit über den Lichtstärken einer ruhigen Polarlichterscheinung mit Kp 1–3.

Kamerasensoren haben diese Einschränkung nicht. Ein Handy mit Nachtmodus oder eine Kamera mit einer Belichtungszeit von 10 Sekunden sammelt im selben Zeitraum um ein Vielfaches mehr Photonen als das menschliche Auge. Dadurch wird jede Farbe auf der Aufnahme sichtbar, einschließlich der schwachen roten, lila- und rosafarbenen Wellenlängen, die das Auge fast nie wahrnimmt. Wenn Ihr Foto also lila Säume und rote obere Ränder zeigt, während Ihre Augen nur Grün gesehen haben, vertrauen Sie der Kamera. Diese Farben waren echt; Ihr Sehsystem konnte sie lediglich nicht erkennen.

Was Farbmuster des Polarlichts über die Sturmstärke verraten

Erfahrene Polarlichtbeobachter nutzen die Farbe als Echtzeitmesser für die Sturmstärke. Der Übergang von ausschließlich grünen Erscheinungen zu mehrfarbigen Ereignissen entspricht weitgehend der Kp-Index-Skala:

• Nur Grün, diffuser Bogen: Kp 1–3. Ruhige bis unbeständige Bedingungen. An einem klaren, dunklen Abend von Städten in der Polarlichtzone aus sichtbar.
• Leuchtendes Grün mit sichtbarer Struktur (Strahlen, Bänder, Vorhänge): Kp 3–5. Aktive Erscheinung. Bei besten Bedingungen von Orten mittlerer Breiten aus sichtbar.
• Grün mit lila-blauem unteren Rand: Kp 4–6. Aktive Erscheinung bis leichter Sturm. Schnelle Bewegung; ausgezeichnete Bedingungen zum Fotografieren.
• Grün mit rotem oberen Rand oder roten Flecken darüber: Kp 6–7. Mäßiger bis starker geomagnetischer Sturm. Weit südlich des Polarlichtovals sichtbar.
• Rosa unterer Rand mit bloßem Auge sichtbar: Kp 8–9. Schwerer bis extremer Sturm. Ein seltenes Ereignis, das es wert ist, dokumentiert und in Erinnerung behalten zu werden.
• Mehrfarbige Erscheinung über den gesamten Himmel mit schnellem Pulsieren: Kp 7+. Großer Sturm. Alle Farben können gleichzeitig auftreten.

Wenn Sie diesen Farbverlauf verstehen, können Sie in Echtzeit einordnen, was Sie sehen. Wird der rote Rand breiter oder erscheint und verschwindet der rosa Saum wieder, hat der Sturm wahrscheinlich gerade seinen Höhepunkt erreicht oder steht kurz davor und könnte bald nachlassen. Tauchen immer neue Farben auf, verstärken sich die Bedingungen noch.

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Wie AuroraMe Ihnen hilft, den richtigen Zeitpunkt zum Beobachten zu erkennen

Farben verraten Ihnen, was Sie sehen, sobald Sie draußen sind. Das 5-Faktoren-Modell von AuroraMe sagt Ihnen, wann Sie hinausgehen sollten. Dafür kombiniert es den Kp-Index, die Bewölkung, die Mondphase, das lokale Dunkelheitsfenster und Ihren magnetischen Breitengrad in einer einzigen Vorhersage.

Reiseziele wie Tromso, Kiruna, Fairbanksund Rovaniemi liegen innerhalb des Polarlichtovals und erleben regelmäßig grüne Erscheinungen mit Kp 3–5. Bei einem Sturm mit Kp 6+ weitet sich das Oval dramatisch aus, sodass Beobachter bis weit im Süden, etwa in Murmansk, Anchorageoder sogar in Mitteleuropa, gleichzeitig grünes, rotes und lila Polarlicht sehen können. Die Vorhersagebenachrichtigungen von AuroraMe informieren Sie 30 bis 90 Minuten bevor die Bedingungen an Ihrem Standort günstige Schwellenwerte erreichen – so haben Sie Zeit, aus der Stadt hinauszufahren, bevor die Erscheinung ihren Höhepunkt erreicht.

Die Ebene für Lichtverschmutzung in AuroraMe ist besonders wertvoll für die Farbfotografie. Wenn Sie einen Standort der Bortle-Klasse 3 oder dunkler finden, können Sie das gesamte Farbspektrum einer Polarlichterscheinung deutlich besser fotografieren, da Lichtverschmutzung direkt mit den schwachen roten und lila Wellenlängen konkurriert, die Polarlichter während eines Sturms so spektakulär machen.

Häufig gestellte Fragen

Welche Farbe haben Nordlichter am häufigsten?

Grün ist mit deutlichem Abstand die häufigste Polarlichtfarbe. Sie entsteht durch Sauerstoffatome in 90–150 km Höhe und tritt bei praktisch jeder Polarlichterscheinung ab Kp 2 auf. Die meisten Beobachter an Orten innerhalb der Polarlichtzone sehen ihr Leben lang überwiegend grünes Polarlicht. Andere Farben erscheinen nur während stärkerer geomagnetischer Stürme.

Was bedeutet rotes Polarlicht?

Rotes Polarlicht weist auf einen starken bis schweren geomagnetischen Sturm hin, typischerweise mit Kp 6 oder höher. Es entsteht durch Sauerstoffatome in sehr großen Höhen (über 300 km), wo die Atmosphäre extrem dünn ist. Wenn Sie mit bloßem Auge einen deutlichen roten Schein oder einen roten oberen Rand an einem grünen Polarlicht sehen, erleben Sie ein bedeutendes Weltraumwetterereignis.

Ist rosa Polarlicht dasselbe wie rotes Polarlicht?

Nein. Die beiden Farben haben unterschiedliche physikalische Ursachen. Rotes Polarlicht entsteht durch Sauerstoff in großen Höhen (über 300 km). Rosa Polarlicht entsteht während extremer geomagnetischer Stürme mit Kp 8–9+ durch Stickstoff in geringen Höhen (unter 100 km). Rosa erscheint als knallrosa oder magentafarbener Saum ganz unten an der Polarlichterscheinung, während Rot ganz oben als blasses Karmesinrot auftritt. Beide weisen auf intensive Sturmbedingungen hin, aber Rosa ist das seltenere und extremere Signal.

Warum zeigt meine Kamera Farben, die ich mit den Augen nicht sehen kann?

In der Dunkelheit ist das menschliche Auge auf Stäbchenzellen angewiesen, die Helligkeit, aber keine Farben erkennen. Kamerasensoren haben diese Einschränkung nicht: Eine Langzeitbelichtung sammelt viel mehr Licht als das Auge, sodass schwache Farben, insbesondere Rot und Lila, auf Fotos erscheinen, obwohl das Polarlicht mit bloßem Auge weiß oder blassgrün aussah. Das ist ein echter physikalischer Unterschied bei der Farbwahrnehmung und kein fotografisches Artefakt.

Kann man Polarlichtfarben mit bloßem Auge sehen?

Ja, aber es kommt auf die Sichtbarkeitsschwelle an. Leuchtend grünes Polarlicht ist ab Kp 3 mit bloßem Auge klar erkennbar. Lila-blaue untere Ränder werden bei aktiven Erscheinungen mit Kp 4–5 sichtbar. Für rote obere Ränder ist Kp 6+ erforderlich, damit sie ohne Kamera erkennbar sind. Bei extremen Stürmen mit Kp 8–9 ist rosa Polarlicht so leuchtend, dass viele Beobachter berichten, es ohne optische Hilfsmittel deutlich gesehen zu haben. Schwaches Polarlicht bei Kp 1–2 erscheint mit bloßem Auge oft weiß oder kaum grün, obwohl Kameras ein klares Grün zeigen.

Quellen

• NASA — Was ist das Polarlicht? — wie atmosphärische Gase unterschiedliche Polarlichtfarben erzeugen
• NOAA SWPC — Polarlicht — geomagnetische Aktivität und Sichtbarkeit des Polarlichts
• Geophysical Institute, UAF — Polarlichtvorhersage — Polarlichtforschung und Beobachtungen von Farben