Silberschleier am sommerlichen Nachthimmel - Leuchtende Nachtwolken

Bei Leuchtenden Nachtwolken handelt es sich um silbrig-weiße dünne Wolken, die in manchen Sommernächten in Nordrichtung am Horizont zu beobachten sind. Sie bestehen aus Eiskristallen und entstehen in 80 bis 85 Kilometer Höhe. Ihr Entstehungsprozess ist noch nicht vollständig geklärt.

Mit etwas Glück können Nachtschwärmer in der Zeit von Mitte Mai bis Ende Juli Leuchtende Nachtwolken am Nordhorizont beobachten. Da die Sonne schon weit genug unter dem Horizont steht, heben sich die feinen silbrig schimmernden Fäden und Schleier hell von den tieferen, dunkleren Wolken ab. Dies ist in den späten Abend- und frühen Morgenstunden der Fall, wenn die Sonne zwischen 6° und 16° unter den Horizont sinkt.

Damit Leuchtende Nachtwolken entstehen, muss die Temperatur der Mesopause sehr niedrig sein. Ähnlich wie manche Wolken in der unteren Atmosphäre bestehen auch die Leuchtenden Nachtwolken aus gefrorenem Wasser. Damit sich in einer Höhe von über 80 Kilometern bei einer sehr niedrigen Wasserdampfkonzentration überhaupt Eis bilden kann, muss die Temperatur dort auf unter minus 100 Grad absinken. Messungen zufolge ist dies nur zwischen Mitte Mai und Mitte August der Fall.

Im Sommer wehen in der oberen Atmosphäre manchmal starke Winde, die die Eiskristalle über größere Entfernungen transportieren. Einzelne Eisteilchen verweilen jedoch nur wenige Stunden in der Mesopause, bis sie zum Beispiel durch Absinken wieder sublimieren, das heißt die Eisteilchen gehen vom festen in den gasförmigen Zustand über. Daher ändern die silbrigen Schleier oft ihre Form.

Steigt Methan in die Höhe, wird das Gas (chemische Formel: CH4) von starker Sonnenstrahlung regelrecht zerrissen. Die Wasserstoffteilchen (H) verbinden sich mit Sauerstoff (O2) zu Wasser (H2O), das dann bei Temperaturen bis minus 140 Grad zu Eiskristallen gefriert. Forscher haben zunächst angenommen, dass Leuchtende Nachtwolken bevorzugt dann auftauchen, wenn die Aktivität der Sonne gering ist. Denn in Phasen mit hoher Aktivität heizt sich die obere Atmosphäre zu stark auf. Die Veränderung der UV-Strahlung beeinflusst zudem die chemischen Reaktionen in der Hochatmosphäre. Doch dieser Einfluss ist, wie sich inzwischen erwiesen hat, nicht so stark.

Ein weiterer Zusammenhang besteht wahrscheinlich zwischen den Leuchtenden Nachtwolken und den Polaren Mesosphärischen Wolken (PMC). Diese lagern während des gesamten Sommers über den Polen. Sofern sich die Polaren Mesosphärischen Wolken südwärts ausbreiten, könnten Leuchtende Nachtwolken auch "ausgefranste" Enden der PMC-Decke sein. Forscher sind noch dabei, dieses Rätsel zu lösen.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Leuchtenden Nachtwolken und den Abgasen von Raketenstarts der Raumfahrt gibt. Raketen verbrennen beim Start eine enorme Menge Treibstoff innerhalb von sehr kurzer Zeit. Dabei wird neben Abgasen auch eine riesige Menge Wasserdampf freigesetzt. Dieser Wasserdampf lagert sich in den oberen Schichten der Atmosphäre nach und nach an.

Zusätzlich gelangen auch Rußteilchen in die oberen Luftschichten, die wiederum als Kondensations- bzw. als Gefrierkerne für Eiskristalle dienen. Das Ergebnis: Leuchtende Nachtwolken bilden sich deutlich leichter, da mehr Luftfeuchte und Aerosole zur Verfügung stehen.

Da es Jahre, wenn nicht Jahrzehnte dauert, bis die Abgase dieser Raketen aus den oberen Luftschichten verschwinden, wird die Konzentration von Wasserdampf und Ruß in den oberen Luftschichten weiter ansteigen. Sollten die Forscher Recht behalten, wird man also in den kommenden Jahren immer häufiger Leuchtende Nachtwolken in klaren Sommernächten bestaunen können.

Ebenso wird darüber diskutiert, ob sich die Eiskristalle Leuchtender Nachtwolken auch an Partikeln verglühter Meteore anlagern.

Das Wetterphänomen der Leuchtenden Nachtwolken ist im Sommer immer häufiger zu beobachten. Ihre Zunahme werten die Forscher in einer Studie als Beleg, dass der Klimawandel auch am Rand der Erdatmosphäre Auswirkungen hat.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass trotz des steigenden Kohlendioxidgehalts in der unteren Atmosphäre und der damit verbundenen Erderwärmung die Mesosphäre kälter und dünner wird.

Die Troposphäre wirkt wie eine Art isolierende Wärmedecke und lässt weniger Wärme in höhere Schichten aufsteigen. Dadurch kühlen sich Stratosphäre und Mesosphäre ab. Demnach hat die Temperatur der sommerlichen Mesosphäre in den letzten knapp 30 Jahren um ein bis zwei Grad pro Jahrzehnt abgenommen.

Hinzu kommen periodische Schwankungen durch den Sonnenzyklus, die die Abkühlung verstärken oder abschwächen können. Nur an der Obergrenze der Mesosphäre ist der Temperaturtrend nicht erkennbar, die Gründe dafür sind noch unbekannt.

Ein zweiter Effekt ist ebenfalls zu beobachten: Durch die Abkühlung zieht sich die Mesosphäre stärker zusammen. Als Folge verliert die Obergrenze dieser Schicht an Höhe. Sie schrumpft pro Jahrzehnt um 150 bis 200 Meter, wie Satellitenmessungen bestätigen.

Gleichzeitig steigt der Wassergehalt. Hierfür ist vor allem der menschengemachte Methan-Eintrag in die Atmosphäre verantwortlich. Das Treibhausgas Methan reagiert mit Sauerstoff unter anderem zu Ozon, Kohlendioxid und Wasser.

Möglicherweise können diese Effekte erklären, warum vermehrt Leuchtende Nachtwolken auftauchen. Sie kommen in den vergangenen Jahrzehnten häufiger, früher und weiter südlich vor als zuvor.

Leuchtende Nachtwolken sind vorwiegend nur zwischen dem 47. und 60. Breitengrad sichtbar, das entspricht etwa der Lage von München im Süden und Oslo im Norden. Je näher der Beobachter an einem Ort, der am 60. Breitengrad liegt, desto größer sind die Chancen NLC zu beobachten. Außerdem muss die Sonne bereits untergegangen sein, damit sie die Wolken über dem Horizont von unten anstrahlen kann.

Die besten Beobachtungszeiten bestehen in unseren Breiten im Juni und Juli zwischen 22 bis 23 Uhr oder morgens in der ersten Dämmerung von etwa 3 bis 4 Uhr.

Die meisten Sichtungen in Mitteleuropa gibt es von Anfang Juni bis Mitte Juli (also in den Monaten um die Sommersonnenwende) in der Dämmerung Richtung Norden. Bei uns erreichen sie eine Höhe von etwa 20° über dem nordwestlichen bis nordöstlichen Horizont. In Ausnahmefällen breiten sie sich aber auch in unseren Breiten bis in Zenitnähe aus.

Leuchtende Nachtwolken sind ein besonderes Fotomotiv: Sie sind nur sporadisch und nur für einen kurzen Zeitraum am Himmel über Mitteleuropa sichtbar. „Die Wolken erscheinen erst zum Ende der sogenannten Blauen Stunde, der Zeit nach dem Sonnenuntergang.

Daher ist eine längere Belichtungszeit notwendig. In der Dunkelheit lässt sich kaum noch mit einem Autofokus arbeiten, daher rate ich, das Bild manuell scharf zu stellen“, erklärt Dennis Oswald, Meteorologe und WetterFotograf von WetterOnline.

„Achten Sie dabei auf eine möglichst offene Blende, damit genug Licht auf den Sensor der Kamera trifft. Nützlich ist auch das WetterRadar von WetterOnline. Damit lassen sich Wolkenlücken gut erkennen und die Jagd nach den Leuchtenden Nachtwolken ist viel einfacher“, sagt Dennis Oswald.

Für das Fotografieren von Leuchtenden Nachtwolken empfiehlt sich die folgende Ausrüstung:

Ein Stativ und ein Fernauslöser helfen nicht nur gegen Verwackelungen bei längeren Belichtungszeiten, sie unterstützen auch die Konzentration. So minimieren sich technische Fehler und die Bilder werden besser.