Über dem Nachthimmel erscheint gelegentlich ein schmales, leuchtend violettes Band, das sich schnurgerade über den Horizont zieht. Lange hielten Beobachter es für eine ungewöhnliche Form des Polarlichts. Doch das Himmelsphänomen Steve entsteht auf andere Weise und wurde erst vor wenigen Jahren als eigenständige Erscheinung erkannt. Angestoßen wurde die Entdeckung von Hobbyfotografen, die das Band über Jahre sammelten und dokumentierten. Was genau hinter dem violetten Leuchten steckt, ist inzwischen zum Teil verstanden, gibt der Forschung aber weiter Aufgaben auf.
Der Name klingt zufällig, und das ist er auch. Eine Gruppe von Polarlichtfotografen begann, das ungewöhnliche Band scherzhaft Steve zu nennen, weil niemand wusste, worum es sich handelte. Später wurde daraus rückwirkend eine wissenschaftlich klingende Abkürzung geformt, die auf die zugrunde liegende Physik anspielt. Auffällig war von Anfang an, dass sich Steve deutlich von klassischen Polarlichtern unterscheidet. Während gewöhnliche Polarlichter meist in Grüntönen schimmern, sich in Vorhängen und Bögen bewegen und in hohen Breiten auftreten, zeigt sich das Himmelsphänomen Steve als schmales, überwiegend violett-mauvefarbenes Band, das oft weiter südlich erscheint und sich über hunderte Kilometer erstrecken kann. Diese Unterschiede waren der erste Hinweis darauf, dass hier ein anderer Vorgang am Werk ist.
Über Jahre sammelten engagierte Beobachter Aufnahmen des Bandes und tauschten sie in Netzwerken aus. Als Fachleute darauf aufmerksam wurden, verbanden sie diese Fotos mit Messdaten von Satelliten, die zufällig durch die Erscheinung geflogen waren. So ließ sich zum ersten Mal klären, was am Himmel geschieht, wenn Steve auftaucht. Das Ergebnis war überraschend: An der Stelle des violetten Bandes strömt ein sehr heißer, sehr schneller Fluss geladener Teilchen durch die obere Atmosphäre. Damit war klar, dass Steve zwar mit Polarlichtern verwandt ist, aber nicht auf die gleiche Weise entsteht. Die Erscheinung erhielt so einen festen Platz in der Erforschung der oberen Atmosphäre.
Das Himmelsphänomen Steve ist ein schmales violettes Lichtband, das anders entsteht als ein gewöhnliches Polarlicht. Es geht nicht auf herabregnende Teilchen zurück, die Luftmoleküle zum Leuchten bringen, sondern auf einen heißen, schnellen Strom geladener Teilchen in großer Höhe. Dadurch erscheint es schmal, violett und oft weiter südlich als das übliche grüne Polarlicht.
Ein klassisches Polarlicht entsteht, wenn geladene Teilchen der Sonne entlang der Magnetfeldlinien in die Atmosphäre stürzen und dort Sauerstoff und Stickstoff zum Leuchten anregen. Das erzeugt die bekannten grünen und roten Vorhänge in den Polarregionen. Bei Steve verhält es sich anders. Hier steht nicht das Herabregnen von Teilchen im Vordergrund, sondern ein schmaler Kanal, in dem sich geladenes Gas mit hoher Geschwindigkeit seitlich bewegt und dabei stark aufheizt. Dieses heiße, strömende Gas leuchtet in einem eigenen Farbton und in einer eigenen, band förmigen Gestalt. Deshalb wirkt Steve wie ein scharf gezogener Strich am Himmel und nicht wie ein wabernder Vorhang.
Die Geschichte von Steve ist auch eine Geschichte der Bürgerwissenschaft. Ohne die systematische Arbeit von Amateurfotografen wäre das Phänomen wohl noch lange übersehen worden. Diese Beobachter kannten den Himmel ihrer Region genau, erkannten das ungewöhnliche Band als etwas Eigenes und hielten es immer wieder fest. Als sie ihre Aufnahmen mit Fachleuten teilten, ließ sich der Zeitpunkt einzelner Sichtungen mit den Bahnen von Forschungssatelliten abgleichen. Eine wissenschaftliche Untersuchung zur Entdeckung von Steve beschreibt, wie aus dieser Verbindung von Fotos und Messdaten erstmals ein klares Bild entstand. Dass Laien und Fachleute gemeinsam ein neues Phänomen einordneten, gilt seither als Musterbeispiel dafür, wie wertvoll aufmerksame Beobachtung sein kann.
Am Ort des violetten Bandes strömt geladenes Gas, ein sogenanntes Plasma, mit hoher Geschwindigkeit durch die obere Atmosphäre. Dabei erhitzt es sich auf mehrere tausend Grad und bewegt sich in einem schmalen Kanal deutlich schneller als die Luft ringsum. Dieser rasche, heiße Fluss ist der Kern von Steve. Häufig begleitet ihn eine Reihe grüner, zaunartiger Strukturen, die einer Lattenreihe ähneln und ihrerseits mit herabregnenden Teilchen zusammenhängen. Steve und dieser grüne Zaun treten oft gemeinsam auf, entstehen aber nicht auf identische Weise. Die genaue Verknüpfung von violettem Band und grünem Zaun ist noch nicht in allen Einzelheiten geklärt. Fest steht, dass beide zu einer Klasse von Erscheinungen gehören, die in einem Übergangsbereich zwischen klassischem Polarlicht und anderen atmosphärischen Vorgängen liegen.
Ein Grund, warum Steve so lange als bloße Spielart des Polarlichts galt, ist sein Auftreten in eher mittleren Breiten, also weiter vom Pol entfernt als das typische grüne Leuchten. Für viele Beobachter in bevölkerten Regionen ist es dadurch überhaupt erst sichtbar. Das hängt mit dem Bereich zusammen, in dem der heiße Teilchenstrom fließt, der etwas anders liegt als die Zonen, in denen Teilchen klassisch herabregnen. Weil das Band zudem schmal und klar abgegrenzt ist, hebt es sich vom übrigen Himmel deutlich ab und lässt sich fotografisch gut festhalten. Gerade diese Sichtbarkeit in dichter besiedelten Gegenden hat dazu geführt, dass sich so viele Aufnahmen ansammelten und das Phänomen schließlich seinen wissenschaftlichen Platz fand. Auch andere seltene Leuchterscheinungen der oberen Atmosphäre, etwa die roten Kobolde über Gewittern, wurden erst durch sorgfältige Beobachtung genauer erfasst.
Steve steht für einen seltenen Glücksfall der jüngeren Wissenschaft: eine Himmelserscheinung, die praktisch vor aller Augen lag und trotzdem lange nicht als eigenständig erkannt wurde. Erst das Zusammenspiel aus aufmerksamen Fotografen und gezielten Messungen machte deutlich, dass hier ein anderer Vorgang leuchtet als beim gewöhnlichen Polarlicht. Damit ist das violette Band nicht nur ein schöner Anblick, sondern ein Beleg dafür, dass selbst der Himmel über dicht besiedelten Regionen noch Überraschungen bereithält. Viele Fragen bleiben offen, etwa wie genau der heiße Strom und die begleitenden grünen Strukturen zusammenhängen. Doch aus einem Band, das man scherzhaft Steve taufte, weil niemand es benennen konnte, ist ein festes Forschungsthema geworden. Zurück bleibt das Bild eines schmalen violetten Striches am Nachthimmel, der sich als eigenständiges Phänomen entpuppte.
Science Advances, New science in plain sight: citizen scientists lead to the discovery of optical structure in the upper atmosphere; doi:10.1126/sciadv.aaq0030