Das Phänomen der Leuchtenden Nachtwolken - NLC Noctilucent Clouds

3. Historie der ersten Sichtungsberichte  
Das Phänomen der silbrig scheinenden, in feinen Strukturen auftretenden Nachtwolken wurde im Jahr 1885 das erste Mal beschrieben, zwei Jahre nach dem verheerenden Ausbruch des indonesischen Vulkans Krakatau, welcher mit seinen gigantischen zerstörerischen Explosionen als einer der schwersten Naturkatastrophen der Geschichte gilt. Damals wurden angenommen, die mit den Eruptionen in die Luft hoch geschleuderten Ascheteilchen, welche sich global umspannend in der ganzen oberen Atmosphäre verteilten und den Himmel für Monate trübten, seien für die Entstehung der Leuchtenden Nachtwolken verantwortlich, indem sich feine Eiskristalle an den Aschepartikeln bildeten. In den folgenden Jahren wurden weitere Beobachtungen gemacht, bei denen hin und wieder nur in den Sommernächten die Leuchtenden Nachtwolken erschienen, bei denen aber ursächlich keine Vulkanaktivitäten in Frage kamen.
4. Kosmischer Staub 
In der Literatur wurde im Jahr 1985 von Wilfried Schröder im Organ d. Alfred-Wegener-Stiftung veröffentlicht, dass als Kristallisationskeim Meteoritenstaub in Frage kommen könnte, so zumindest schon die damalige vorherrschende Auffassung. Tatsächlich verglühen in der Höhe von rund 81 - 85 km, also in der Mesosphäre in derer sich die Leuchtenden Nachtwolken bilden und aufhalten, auch Asteroiden sowie Staubteilchen von Kometen, welche sie bei ihrem Vorbeiflug an der Sonne hinterlassen haben. 
​5. Was wir heute wissen
Die NLC entstehen über den Polregionen nur während der dortigen Sommermonate in der äußersten Schicht unserer Atmosphäre, der Mesopause, zwischen 80 und 100 km Höhe (Die Höhe der Mesopausenzone schwankt in den Polregionen). In einem Kristallisationsprozess binden sich geringe Mengen  Wasserdampfs an Meteorstaub und gefriert zu Eiskristallen. In der Mesopause herrschen normalerweise Temperaturen von - 90°C bis -100°C. Bei geringem Druck und Sauerstoffkonzentration benötigt die Eisbildung des Wasserdampfs aber eine Temperatur von rund -140°C. Dieses Temperaturniveau wird erreicht durch das Aufsteigen und die adiabatische Abkühlung aufsteigender Luftmassen durch Schwerewellen. So wird die Mesopause in den Sommermonaten zum kältesten Ort der Erde mit bis zu -180°C. Erreichen die Wellen die Mesopausenzone, werden sie oft so groß, dass sie instabil werden und brechen (ähnlich wie bei Meereswellen am Strand). 
6. Forschung und Lehre 
Ist die Beobachtung der NLC bis vor rund 15 Jahren noch eine absolute Ausnahmeerscheinung gewesen, so wurde in den jüngsten Sommern eine große Anzahl von Beobachtungen mittels Fotografie in einschlägigen Foren dokumentiert. Vielleicht werden deshalb auch vermehrt wissenschaftliche Anstrengungen unternommen dieses Phänomen zu verstehen und zu erklären. Am 8. Juli 2018 schickte die DLR (Deutsches Zentrum für Luft u. Raumfahrt)  einen riesigen Ballon in 38 km Höhe, um die Leuchtenden Nachtwolken zu untersuchen. Für fast sechs Tage fuhr der Ballon in 38 km Höhe von seinem Start in Esrange (Schweden) durch die Stratosphäre über die Arktis bis in den Westen von Nunavut (Kanada). Während seiner Fahrt nahmen Kameras an Bord des Ballons sechs Millionen hochauflösende Bilder mit einem Datenvolumen von 120 Terabyte auf, wobei die meisten Bilder NLC in verschiedenen Stadien zeigen. Unter anderem lassen diese Bilder Prozesse erkennen, die zu Turbulenz führen. (WEB Link 1) 
Das Schneefernerhaus an der Zugspitze forscht aktuell über die Schwerewellen und ihren Einfluss auf die globalen atmosphärischen Ströme mit Auswirkungen z.B. auf Satelliten auf den tieferen Umlaufbahnen und deren möglichen unkontrollierten Absturz durch die extremen atmosphärischen Verwirbelungen, die durch das Brechen der Schwerewellen hervorgerufen werden. (WEB Link 2) 
Auch die DLR / Institut für Physik der Atmosphäre erforscht weiterhin im Auftrag des Bundesministeriums aktuell diese Schwerewellen. (WEB Link 3) 
Zur wissenschaftlichen Vertiefung der Thematik empfiehlt sich als e-book die Digitale Dissertation von Katrin Schöllhammer "Klimatologie von Schwerewellenaktivität in den mittleren Breiten" (WEB Link 4) .  >> Unbedingt lesbar ist für den Einstieg: 
   Kapitel 1 Schwerewellen in der Atmosphäre 
   1.1 Der Aufbau der Atmosphäre: Die Komplexität der Temperaturstruktur innerhalb der 100 km von der Troposphäre, Stratosphäre bis zur
  Mesosphäre mit ihren Änderungen des Temperaturgradienten in den jeweiligen Pausen ist in der Grafik sehr anschaulich dargestellt.
   1.2 . Schwerewellen, Abbildung 1.7: Die Vertikale Struktur einer Schwerewelle, deren Amplitude mit der Höhe z exponentiell mit e(z/2H) ansteigt. 
Alle Kapitel können einzeln aus dem e-book heruntergeladen werden.