Weltraumstürme haben den Himmel über Japan rot gefärbt
Ein seltenes rotes Leuchten ist mehrmals über Japan erschienen - nicht die hellen grünen "Vorhänge", die man normalerweise mit dem Polarlicht in Verbindung bringt, sondern ein schwacher rötlicher Dunst in der Nähe des Horizonts. Solche Phänomene sind leicht zu übersehen, aber für die Wissenschaftler waren sie ein wichtiger Hinweis darauf, was mit dem Magnetfeld der Erde bei Weltraumstürmen geschieht.
Forscher der Universität Hokkaido und des Okinawa Institute of Science and Technology untersuchten fünf solcher Ereignisse, die zwischen Juni 2024 und März 2025 von Hokkaido aus beobachtet wurden. Es stellte sich heraus, dass die roten Lichter ungewöhnlich hoch aufstiegen - etwa 500 bis 800 Kilometer über der Erde. Gleichzeitig sahen die magnetischen Stürme selbst nach den üblichen Indizes nur mäßig aus.
Dies ist nicht nur für Liebhaber eines schönen Himmels wichtig. Solche Polarlichter können auf eine starke Verdichtung der Magnetosphäre - der schützenden magnetischen Hülle der Erde - hinweisen. Und die Veränderungen in der oberen Atmosphäre wirken sich auf Satelliten aus, insbesondere auf solche in niedrigen Umlaufbahnen.
Details
Polarlichter entstehen, wenn geladene Teilchen, die von der Sonne kommen, mit dem Magnetfeld und der Atmosphäre der Erde interagieren. In der Nähe der Pole sind solche Phänomene hell und häufig. In niedrigeren Breitengraden, einschließlich Japan, sind Polarlichter viel seltener und sehen meist anders aus - häufiger als rotes Leuchten.
Die rote Farbe wird mit Sauerstoffatomen hoch in der Atmosphäre in Verbindung gebracht. Wenn geladene Teilchen Energie auf sie übertragen, strahlt der Sauerstoff Licht aus. Unter normalen Bedingungen treten rote Lichter in niedrigen Breitengraden eher in Höhen von etwa 200 bis 400 Kilometern auf. Die neue Arbeit schätzt sie höher ein - über 500 Kilometer und in einigen Fällen bis zu 800 Kilometer.
Die Wissenschaftler führen dies auf eine ungewöhnlich starke Kompression der Magnetosphäre zurück. Während der untersuchten Ereignisse kamen dichte Ströme von Sonnenwind - Ströme geladener Teilchen von der Sonne - auf die Erde zu. Sie drückten stärker als üblich auf die Magnetosphäre und "komprimierten" sie näher an den Planeten heran.
Dadurch konnten sich die oberen Schichten der Atmosphäre aufheizen und ausdehnen, und der Bereich, in dem das rote Glühen entsteht, stieg höher. Gleichzeitig sahen solche Stürme nach den üblichen Indizes nicht extrem aus. Die Forscher vermuten, dass einige der Indizes die tatsächliche Stärke des Geschehens unterschätzt haben könnten, weil geladene Teilchen das System anders als üblich verließen.
Es wurden nicht nur Satellitendaten für die Analyse verwendet. Fotografien von normalen Beobachtern aus verschiedenen Teilen Japans spielten eine große Rolle. Anhand des Winkels, in dem die Aurora von verschiedenen Standorten aus gesehen wurde, konnten die Wissenschaftler die Höhe der leuchtenden Strukturen entlang der Magnetfeldlinien rekonstruieren.
Dieser Ansatz zeigt, dass Bürgerwissenschaft ein wichtiger Bestandteil der Weltraumwetterbeobachtung wird. Seltene Polarlichter können auch dort auftreten, wo es kein dichtes Netz von professionellen Instrumenten gibt, sondern wo Menschen mit Kameras und Smartphones leben.
Warum das wichtig ist
Das rote Glühen über Japan ist nicht nur ein schönes Phänomen. Es hilft uns zu verstehen, wie die Erde auf die solaren Materie- und Energieflüsse reagiert. Wenn die üblichen Indizes einen Sturm als mäßig anzeigen, die Atmosphäre und die Magnetosphäre sich aber so verhalten, als sei das Ereignis stärker, ist dies bei den Vorhersagen zu berücksichtigen.
Das Weltraumwetter wirkt sich auf Satelliten, Kommunikations-, Navigations- und Energiesysteme aus. Wenn sich die obere Atmosphäre aufheizt und ausdehnt, erfahren Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn mehr Widerstand. Ihre Umlaufbahnen können sich schneller als erwartet ändern.
Dies gilt insbesondere jetzt, da die Zahl der Satelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn schnell wächst. Je genauer die Wissenschaftler solche Ereignisse verstehen, desto besser lassen sich die Risiken für Satelliten vorhersagen und planen.
Hintergrund
Japan liegt viel weiter südlich als Regionen, in denen regelmäßig Polarlichter beobachtet werden. Daher erregt jedes Auftreten von roten Lichtern über Hokkaido oder anderen Teilen des Landes die Aufmerksamkeit von Astronomen und Himmelsliebhabern.
In den letzten Jahren sind solche Ereignisse zunehmend untersucht worden. So haben Beobachtungen des roten Leuchtens über Hokkaido am 1. Dezember 2023 bereits gezeigt, dass selbst ein magnetischer Sturm, der normalerweise nicht stark ist, ein auffälliges rotes Leuchten erzeugen kann, wenn der Sonnenwind besonders dicht war und die Magnetosphäre stark komprimierte.
Die neue Arbeit setzt diesen Gedankengang fort. Sie zeigt, dass ein schwaches rotes Glühen über Japan nicht nur eine seltene Schönheit ist, sondern ein Indikator für Prozesse, die von den Standardschätzungen für Weltraumstürme nicht vollständig erfasst werden.
Quelle
Tomohiro M. Nakayama, Ryuho Kataoka, "Schwache rote Polarlichter über Japan in Verbindung mit intensiver magnetosphärischer Kompression", Journal of Space Weather and Space Climate, 2026.
Die Studie analysierte fünf rote Polarlichter in niedrigen Breitengraden, die zwischen Juni 2024 und März 2025 von Hokkaido aus beobachtet wurden. Die Autoren verglichen Satellitendaten und Fotos von Beobachtern aus verschiedenen Teilen Japans. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Polarlichter während magnetischer Stürme auftraten, die nach Standardindizes moderat waren, aber von einer starken magnetosphärischen Kompression begleitet wurden und in Höhen von mehr als 500 Kilometern aufstiegen.