Warum leuchtende Nachtwolken Radiosignale reflektieren

Sie tauchen vor allem um die Sommersonnenwende auf, sind fedrig, silbrig-gelb und hüllen mit ihrem Schein den Nachthimmel in ein seltsames Zwielicht: leuchtende Nachtwolken. Dieses Phänomen ist nicht nur faszinierend anzusehen, sondern es regte auch den Physiker Paul Bellan vom California Institute of Technology dazu an, zu fragen, warum diese Wolken Radiosignale wie ein Spiegel reflektieren. Die Antwort, die Bellan jetzt fand und veröffentlichte*, überrascht: Auf den winzigen Eisteilchen, aus denen die Wolken bestehen, bildet sich eine elektrisch leitfähige Schicht aus Eisen und Natrium.

Diese beiden Elemente haben ihren Ursprung in Mikrometeoriten, die in die Erdatmosphäre eintreten und durch Reibung an Gasatomen verdampfen. Und von den leuchtenden Nachtwolken aufgesaugt werden. Im Experiment zeigte sich nun, dass sich Natriumdampf bei Temperaturen von minus 123 Grad Celsius als Metallfilm auf Eispartikeln absetzt. Solche Temperaturen kommen in den leutchtenden Nachtwolken durchaus vor. Bellan hat nun durch Modellrechnungen gezeigt, dass ein solcher Metallfilm tatsächlich Radiowellen zurückwirft.

Leuchtende Nachtwolken (Abk. NLC von engl. noctilucent clouds) erscheinen in der Dämmerung in den Monaten um die Sommersonnenwende Richtung Norden als leuchtende faserige Wolken. Die meisten Sichtungen in Mitteleuropa gibt es von Anfang Juni bis Ende Juli. Im Gegensatz zu den Wolkenformen der Troposphäre, die maximal eine Höhe von 13 km erreichen, erscheinen leuchtende Nachtwolken in einer Höhe von 81-85 km. Aufgrund ihrer großen Höhe können sie auch nach Sonnenuntergang von der schräg unter dem Horizont stehenden Sonne angestrahlt und damit zum "Leuchten" gebracht werden. Sie werden sichtbar, wenn die Sonne zwischen 6° bis 16° unter dem Horizont steht. Das Licht der Sonne wird dann von den leuchtenden Nachtwolken noch reflektiert, während der Himmel sonst bereits fast dunkel ist. Ihre Färbung hängt vom Sonnenstand ab und kann von gelb bis silbrig-perlmuttartig reichen. Leuchtende Nachtwolken sind die höchsten Wolken der Erdatmosphäre.

*Paul Bellan (California Institute of Technology, Pasadena): Journal of Geophysical Research - Atmospheres, Bd.113, D16215, doi:10.1029/2008JD009927. In: http://www.agu.org/pubs/crossref/2008/2008JD009927.shtml

Foto: Leuchtende Nachtwolken, aufgenommen von der ISS (NASA/wikipedia.de)

Tom DF5JL