Die Untersuchung lichtemittierender chemischer Vorgänge in der Ionosphäre vermittelte Edward Marovich vom Laboratorium für Aeronomie in Colorado (USA) und Dr. Michael Gadsden von der Universität Aberdeen (Schottland) eine bessere Kenntnis der komplexen Chemie der höheren Atmosphäre. Zusammen mit dem Zodiakallicht und dem direkten und gestreuten Sternenlicht erzeugen diese Umsetzungen das sogenannte „gleichmäßige Nachtleuchten“, das den Nachthimmel auch an Stellen, die frei von Sternen sind, schwach aufhellt.

Die Wissenschaftler vermaßen vom Fritz-Peak-Observatorium in Colorado aus in über 3000 Beobachtungen mit Photometern und speziellen Filtern die Intensität und die spektrale Verteilung dieses Lichts vom sichtbaren Bereich bis zum fernen Infrarot. Mit Hilfe von Computern wurden dann die Resultate analysiert und unter Benutzung älterer Satellitenmessungen des Zodiakal- und Sternenlichts der Anteil des atmosphärischen Leuchtens am Gesamtphänomen bestimmt. Es ergab sich, daß dieses Leuchten jeweils die ganze Nacht hindurch konstant bleibt, im Winter ein Maximum durchläuft, seine spektrale Verteilung aber nicht verändert.

Die untersuchten Vorgänge spielen sich in 80 bis 300 Kilometer Höhe ab. Dort sind die schon stark verdünnten atmosphärischen Gase der intensiven ultravioletten Sonnenstrahlung ausgesetzt, die photochemische Reaktionen induziert. Insbesondere werden die Atome ionisiert: Die Energie des ultravioletten Lichts spaltet Elektronen aus ihren Hüllen, wodurch die Gasschichten elektrisch leitend werden und die kurzen Radiowellen reflektieren. In der Nacht rekombinieren die Teilchen, beziehungsweise gehen Reaktionen untereinander ein, wobei die tagsüber aufgenommene Energie teilweise in Licht umgesetzt und ausgestrahlt wird. Da dies in ganz bestimmten Wellenlängenbereichen geschieht, lassen sich aus der spektralen Untersuchung dieses Lichts Rückschlüsse auf die beteiligten Atome ziehen. Die Wissenschaft hielt lange Zeit die Weiteroxydation von Stickstoffoxiden durch atomaren Sauerstoff für die einzige chemische Lichtquelle in der Atmosphäre. Einige von Marovich und Gadsden im Infrarot entdeckte Linien geben jetzt zu der Vermutung Anlaß, daß noch weitere Umsetzungen beteiligt sind. Nach Meinung der beiden Forscher käme besonders die Reaktion zwischen Ozon und Stickstoffoxiden, die in etwa 80 Kilometer Höhe ablaufen könnte, oder die Rekombination von Sauerstoffatomen zu molekularem Sauerstoff in 300 Kilometer Höhe in Frage. Erst genauere Untersuchungen, die von Satelliten an Ort und Stelle durchgeführt würden, könnten hier die Entscheidung bringen.

Die Chemie der oberen Atmosphäre ist von großer Bedeutung für die Menschheit. Dort bildet sich eine Ozonschicht aus, die die Erdoberfläche vor tödlichen Dosen der ultravioletten Sonnenstrahlung schützt. Jede Veränderung dieses Schutzschildes kann ernste Folgen nach sich ziehen.

Rainer Köthe