Am 19.Dezember 2018 erhellte eine leuchtende Wolke den Himmel Nordkaliforniens. Tausende von Menschen in San Francisco, Calif., starrte auf die unheimliche neonblaue Spirale, die sich eine Stunde nach Sonnenuntergang abzeichnete. Sogar der Nationale Wetterdienst war verblüfft darüber, was es verursacht haben könnte.

Dann tauchte ein Dashcam-Video auf. Es zeigte sich, dass der Anstifter nicht von dieser Welt stammte. Ein Meteor hinterließ eine Staubspur, die die nachtleuchtende Wolke (Nok-tih-LU-sint) erzeugte. Der Name der Wolke kommt von lateinischen Wörtern für „Nacht beleuchtet.“

Die Dashcam eines Autos nahm einen Meteor (glühender weißer Streifen) auf, der durch den Nachthimmel in der Nähe von Daly City, Kalifornien, strömte., am Dezember 19, 2018. Daly City liegt etwa 13 Kilometer (8 Meilen) südlich von San Francisco, Kalifornien.
airirin/YouTube

Rauch aus dem brennenden Weltraumgestein „besät“ die obere Erdatmosphäre mit Staub. Wasserdampf kann um diese Staubstücke herum kondensieren, um Wolken zu bilden. Meteore brennen hoch in der Atmosphäre. So bilden sich auch diese nachtleuchtenden Wolken hoch oben.

Aufgrund der Krümmung der Erde können Objekte hoch am Himmel noch lange nach Sonnenuntergang etwas Sonnenlicht einfangen. Die extreme Höhe der nachtleuchtenden Wolken sorgt dafür, dass sie im Dunkeln leuchten. Und sie erscheinen blau, weil alle anderen Wellenlängen des Lichts gestreut haben.Nachtleuchtende Wolken treten typischerweise in hohen Breiten auf, dh in der Nähe oder über den Polen. Sie erscheinen fast nie über den unteren 48 US-Bundesstaaten – es sei denn, die Atmosphäre dort bekommt Hilfe, wie in dieser Dezembernacht. Berichte über die glühende Wolke hatten gegen 5: 40 Uhr begonnen, Zuschauer überfluteten das örtliche Büro des Nationalen Wetterdienstes mit Bildern. Viele begannen auch, die Ursache der Wolke zu erraten. Ein Raketenstart zum Beispiel könnte es erklären.

United Launch Alliance hatte einen Start für diese Nacht geplant. Diese Firma ist spezialisiert auf den Bau und Start von Raumfahrzeugen. In dieser Nacht sollte eine Rakete, die mit einem streng geheimen Spionagesatelliten bewaffnet war, von der Vanderberg Air Force Base südlich von San Francisco abheben. Aber 9 Minuten vor dem Start wurde der Start geschrubbt. Seine Rakete erzeugte also nicht die unheimliche Wolke.Am nächsten Tag beschrieb die American Meteor Society (AMS) 180 Augenzeugenberichte von dem, was geschah: ein Meteor. Ein sogenannter Feuerball, es schien heller als die Venus, als es in der Erdatmosphäre verbrannte. AMS schätzte, dass der Weltraumfelsen etwa 56 Kilometer (35 Meilen) westlich der Golden Gate Bridge über offenem Wasser auseinanderbrach.

Obwohl Weltraumgesteine häufig in die Erdatmosphäre gelangen, haben sie selten Wolken hervorgebracht. Der Grund: Diese Steine neigen dazu, zu hoch auseinander zu brechen. Die Mesosphäre, wo die Breakups typischerweise passieren, ist etwa 81 Kilometer (50 Meilen) über dem Boden. Es beherbergt sehr wenig Wasser.

Aber das könnte sich ändern. Während sich das Klima der Erde erwärmt, dringt mehr Wasser in die obere Atmosphäre ein.

Eine zentrale Rolle für Weltraumgesteine

Damit sich eine nachtleuchtende Wolke bilden kann, muss die Mesosphäre extrem kalt sein — unter -40 ° Celsius (-40 ° Fahrenheit). Diese Temperaturen entwickeln sich im Sommer über den Polen der Erde. In der Nähe der Arktis bedeutet dies, dass die nachtleuchtende Hauptsaison von Juni bis August dauert. Die Hauptsaison in der Nähe der Antarktis ist von Dezember bis Februar.

Bei diesen niedrigen Temperaturen ist die Luft trocken. Und in solch großen Höhen ist die Luft auch relativ staubfrei. Ohne etwas Staubpartikel zu glom auf, jede Feuchtigkeit neigt hier nicht zu gefrieren; es ist „unterkühlt.“

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Die NASA-Raumsonde AIM entdeckt neonblaue nachtleuchtende Wolken, die hoch über dem Südpol einen donutartigen Ring bilden. Solche Wolken können im Sommer in der Arktis und Antarktis bis zu einer Woche lang auftreten.
LASP/Univ. von Colorado / NASA

Aber das kann sich mit der Ankunft von Meteorrauch ändern. Mit etwas zum Einfrieren verwandeln sich die unterkühlten Tröpfchen schnell in Eis. Sobald sich ein Eiskristall bildet, schließen sich weitere an, was zu einer Kettenreaktion wird. Wenn der Prozess groß genug ist, entwickelt sich eine nachtleuchtende Wolke.Etwa 3 Prozent jedes Eiskristalls in einer nachtleuchtenden Wolke stammen von Meteoren, sagt der Atmosphärenforscher Mark Hervig. Er arbeitet beim Luft- und Raumfahrtunternehmen GATS, Inc. in : Newport News, Va. Hervig leitete ein Team, das die starke Verbindung zwischen Meteorrauch und nachtleuchtenden Wolken fand.

Die Forscher analysierten Daten, die von der NASA-Mission AIM gesammelt wurden. AIM steht für Aeronomy of Ice in the Mesosphere. Die Ergebnisse des Teams legen nahe, dass Meteorrauch der Hauptauslöser für die Bildung dieser leuchtenden Wolken ist. Winzige Rauchpartikel dienen als Kern, um den sich Eiskristalle bilden.

Das innere Sonnensystem ist übersät mit Meteoren aller Formen und Größen, aber meistens mit kleinen Dingen. Die Erdatmosphäre sammelt Tonnen dieser kleinen Meteore. Sobald sie in der Erdatmosphäre sind, werden sie verbrennen. Dies hinterlässt einen Dunst winziger Partikel, die in einer Höhe von 70 bis 100 Kilometern (43 bis 62 Meilen) suspendiert sind.“Es ist kein Zufall, dass sich nachtleuchtende Wolken 83 Kilometer hoch bilden, genau innerhalb der Meteorrauchzone“, sagt Hervig.

Das kommende Klima für nachtleuchtende Wolken

Heute entwickeln sich nachtleuchtende Wolken selten außerhalb der Arktis und Antarktis. Aber das mag nicht lange wahr sein. Tatsächlich haben diese Wolken bereits begonnen, sich in die Regionen zwischen den Polen und den Tropen zu schleichen. Ein Grund scheint die zunehmende Präsenz von Methan in großen Höhen zu sein.

Hoch oben in der Mesosphäre nimmt Methan an einer komplexen chemischen Reaktion teil, die neue Wassermoleküle bildet. „Wasserdampf kann zunehmen, wenn Methan zunimmt“, sagt der Atmosphärenwissenschaftler James Russell. Jedes Methanmolekül kann zwei Wassermoleküle in der Mesosphäre produzieren, erklärt Russell. Er arbeitet mit der AIM-Mission der NASA an der Hampton University in Virginia. Dort ist er Teil einer Gruppe, die nachtleuchtende Wolken studiert.

Die Gemeinschaft der Atmosphärenwissenschaften hat nachtleuchtende Wolken außerhalb des Polarhimmels als potenzielles Symptom des Klimawandels verglichen.

Methan, ein starkes Treibhausgas, kann durch Auftauen von Permafrost, Aufstoßen von Kühen, Biomasseverbrennung und mehr in den Himmel freigesetzt werden. Steigende Methangehalte können die Wassermenge in der Mesosphäre erhöhen. Das wiederum könnte die Chancen für nachtleuchtende Wolken verbessern.Steigende Konzentrationen eines anderen Treibhausgases, Kohlendioxid, können ebenfalls eine Rolle spielen. Da CO2 die Lufttemperaturen in Bodennähe erhöht, kann es dazu führen, dass die Temperaturen in der Mesosphäre sinken, erklärt Russell. Dieser Kühleffekt könnte dazu beitragen, mehr Wasser zu kühlen — ein wichtiger Bestandteil für nachtleuchtende Wolken.

Im Gleichschritt mit steigenden Treibhausgasen haben die Breite und Häufigkeit glühender Wolken in den letzten Jahrzehnten zugenommen, deutet die Klimaforschung an.Gary Thomas ist Atmosphärenwissenschaftler an der University of Colorado in Boulder. Von 1964 bis 1986 bedeckten nachtleuchtende Wolken immer mehr den Himmel hoch über den Polen, fand sein Team heraus. Diese Wolken wagten sich auch über ihr normales Territorium hinaus in Richtung Äquator der Erde. Und erhöhtes Methan spielte eine Schlüsselrolle bei der Ausbreitung der Wolken. Das Team berichtete über seine Ergebnisse im Jahr 2001 in Advances in Space Research.

Leuchtende Wolken breiten sich nicht nur weiter über den Himmel aus. Seit 1998 erscheinen sie auch häufiger und werden heller. Ein Team deutscher Forscher berichtete über diese Ergebnisse in einer Studie aus dem Jahr 2015.Russell sagt, dass die Ausdehnung der nachtleuchtenden Wolken ein Indikator für den Klimawandel sein könnte. Weitere Studien sind erforderlich, um dies zu bestätigen, sagt er. Aber es lässt Wissenschaftler sicherlich fragen, sagt er: „Findet der Klimawandel am Rande des Weltraums statt?”

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