Wie entstehen Polarlichter?
Ich verstehe den Vorgang bis zu dem Punkt, an dem die Elektronen und Protonen nach Osten und Westen abgelenkt werden, aber was danach erfolgt, versteh ich nicht ganz. Die Erklärungen im Internet, die ich gefunden habe, sind mir ehrlich gesagt auch zu kompliziert.
Falls mir jemand das Ganze also vereinfacht erklären kann, wäre ich echt dankbar.
2 Antworten
Dafür musst du die Vorgänge des Bohrschen Atommodells verstehen. Stell dir das so vor: in der Atmosphäre sind ja Moleküle der (nichtleuchtenden) Gase. Die Elektronen von der Sonne haben eine hohe kinetische Energie. Jedes der Gase besitzt zusätzlich feste Elektronen auf Kreisbahnen um den Kern. Wenn jetzt die Elektronen der Sonne auf diese festen Elektronen kommen, finden inelastische Stöße statt. Die kinetische Energie wird von den festen Elektronen der Gase absorbiert. Dadurch können sie "springen", auf höhere Kreisbahnen um den Kern. Umso weiter man weg ist, desto höher das Energieniveau einer solchen Kreisbahn (nötige Energie).
Allerdings springt schon nach kurzer Zeit ein weiteres (od. das gleiche) Elektron zurück in den frei gewordenen Platz. Weil untere Kreisbahnen weniger Energie erfordern, hat dieses zurückspringende Elektron praktisch einen Energieüberschuss, den es "loswerden" muss. Es kommt zu einer Photonenemission (Lichtemission), die eigentlich nicht leuchtenden Gase leuchten.
Jetzt gibt es noch viele weiterführende Aspekte. Zum Beispiel, die Fragen, warum Elektronen überhaupt springen, oder danach streben, zurückzuspringen. Das wird allerdings zu kompliziert. Ein paar Kleinigkeiten die man noch klären kann zum Thema:
Warum haben die Polarlichter so verschiedene Farben??
-> Der Franck-Hertz-Versuch konnte beweisen, dass feste Elektronen immer nur bei ganz bestimmten Energiemengen absorbieren und emittieren, und damit springen können. Dabei sind die Energiemengen, diejenigen, die den Differenzen zwischen den festen Energieniveaus der Kreisbahnen entsprechen. Diese sind stoffspezifisch, also für jedes Gas andere Werte. Das heißt, Elektronen können auch nur Photonen von ganz bestimmten Energien emittieren. Ein Photon hat dabei eine Energie von E=h*f. Da die Energiestufen bei Stoffen ja konstant sind, emittiert ein Gas immer Photonen von bestimmten Frequenzen und diesen Frequenzen lassen sich ganz bestimmte Farben zuordnen. Du kannst jetzt die Emissionsspektren von den Gasen in der Atmosphäre nachschlagen und schauen, welche Gase bei den Nordlichtern wohl angeregt werden ;)
Frage gerne, wenn du eine genauere Erläuterung oder eine Erklärung (wenn du etwas nicht ganz verstanden hast) haben möchtest.
Vielen Dank für die wirklich ausführliche Erklärung!! <3 Ich habe auf jeden Fall das Wichtigste verstanden und keine Fragen mehr.
Die Lichtemission entsteht durch Stoß der Elektronen oder Ionen mit den Atomen oder Molekülen der Erdatmosphäre. Durch den Stoß werden die Moleküle angeregt, dabei wird das Orbital = Energiezustand der Bindung eines Elektrons in einen höheren Energiezustand versetzt. Beim Zurückfallen in den ursprünglichen Zustand wird die dabei frei werdende Energie in Form von Licht abgegeben.
siehe auch
https://www.geo.de/geolino/natur-und-umwelt/1186-rtkl-interview-wie-polarlichter-entstehen
oder auch