Polarlichter mit der Drohne aufnehmen: Belichtung und Kälte

Das Wichtigste in Kürze

• Polarlichter mit der Drohne: Das gelingt am besten mit hellen, bewegten Polarlichtern, als Video im Nachtmodus oder als Foto, in dem die Landschaft darunter das Bild trägt.
• Belichtung: Die meisten DJI-Drohnen belichten echt höchstens 2 s. Auf dem Stativ arbeiten Fotografen für aktives Polarlicht mit 5 bis 10 s.
• Schwebeflug: Nachts sind die Sichtsensoren aus, die Mini 4 Pro hält ihre Position dann laut Handbuch nur auf ±0,5 m genau. Naher Vordergrund verwischt.
• Kälte: DJI gibt die gängigen Modelle bis −10 °C frei, darunter lassen sich die Akkus der Mini 4 Pro laut Handbuch nicht verwenden.
• Regeln: Nachtflug ist erlaubt, mit grünem Blinklicht und Sichtkontakt. Das gilt in Deutschland wie in Norwegen, Schweden und Finnland.
• Höhe: Grünes Polarlicht leuchtet in 100 bis 120 km. Die Drohne gewinnt freie Sicht über Bäume und Häuser, sie kommt dem Licht nicht näher.

Was die Drohne beim Polarlicht leistet

Polarlichter entstehen weit oben in der Atmosphäre. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beschreibt grünes Polarlicht in einem schmalen Bereich um 100 bis 120 km Höhe, rotes oberhalb von 200 km. Eine Drohne darf in der offenen Kategorie 120 m hoch fliegen, also rund ein Tausendstel davon. Das Polarlicht sieht aus der Luft genauso aus wie vom Boden.

Was sich ändert, ist alles unterhalb des Himmels. Aus 50 bis 120 m Höhe liegen Fjord, verschneiter Wald oder eine einzelne Hütte als Vordergrund im Bild, wie es vom Boden aus nicht möglich ist. Dazu kommt ein Vorteil in flachem Gelände. Polarlichter stehen in Mitteleuropa meist tief über dem Nordhorizont, und genau dort verdecken Bäume, Deiche und Häuser den Blick. Ein paar Dutzend Meter Höhe reichen, um darüber hinwegzusehen.

Die Grenzen setzt die Kamera. Kleine Sensoren, kurze Belichtungszeiten und ein Fluggerät, das nie ganz stillsteht, liefern weniger Bildqualität als eine Systemkamera auf dem Stativ. Der Ratgeber zu Drohnenregeln in Norwegen ordnet das für Nordlicht-Reisen kurz ein.

Belichtung: wo die Drohnenkamera an ihre Grenze kommt

Polarlicht ist lichtschwach. Hurtigruten empfiehlt für Kameras auf dem Stativ 5 bis 10 s bei hellem, aktivem Polarlicht, 12 bis 20 s bei langsamen Bögen und 20 bis 25 s bei schwachem Leuchten. Die meisten DJI-Drohnen belichten ein Foto dagegen höchstens 2 s lang. Einige Modelle bieten darüber hinaus Zeiten, die DJI im Datenblatt ausdrücklich als simulierte Langzeitbelichtung bezeichnet.

Werte für die Hauptkamera laut Hersteller-Datenblatt bzw. Handbuch.

Was die fehlende Zeit kostet, lässt sich ausrechnen. Eine Mini 4 Pro mit Blende f/1,7 lässt rund 2,7-mal so viel Licht auf den Sensor wie ein Objektiv mit f/2,8. Belichtet sie aber nur 2 s statt 10 s, fängt sie ein Fünftel der Zeit ein. Unterm Strich fehlt ihr knapp eine Blendenstufe gegenüber einer Kamera mit f/2,8 und 10 s auf dem Stativ. Diese Stufe muss über den ISO-Wert kommen, und der kleinere Sensor rauscht dabei früher. Bei hellem Polarlicht ist das machbar, bei schwachem Leuchten reicht es selten.

Warum der Schwebeflug den Vordergrund verwischt

Am Boden steht die Kamera still, in der Luft pendelt die Drohne um ihren Sollpunkt. Bei Tageslicht hält sie die Position über ihre Sichtsensoren sehr genau. Nachts fallen diese aus, das Handbuch der Mini 4 Pro sagt ausdrücklich, dass die Sichtsysteme bei Nacht nicht verfügbar sind. Die Drohne hält ihre Position dann über GNSS, laut Handbuch mit einer Genauigkeit von ±0,5 m.

Für das Polarlicht selbst spielt das keine Rolle, es ist über 100 km entfernt. Für den Vordergrund schon. Verschiebt sich eine Mini 4 Pro während der Belichtung um 0,5 m zur Seite, wandert ein Baum in 50 m Entfernung im 12-MP-Bild um rund 30 Pixel. Ein Bergrücken in 300 m Entfernung verschiebt sich nur um rund 5 Pixel.

Daraus folgen drei Regeln für scharfe Bilder:

• Abstand zum Vordergrund halten. Je weiter Bäume, Hütten und Felsen entfernt sind, desto weniger zeigt sich die Bewegung der Drohne.
• Nur bei Windstille fotografieren. Wind lässt die Drohne stärker arbeiten und vergrößert die Pendelbewegung.
• Serien schießen. Von mehreren Aufnahmen mit 2 s ist oft eine deutlich schärfer als die anderen.

Video im Nachtmodus

Bewegte Polarlichter sind ein Videomotiv. Die Bänder ziehen, flackern und falten sich in Sekunden, was ein einzelnes Foto nicht zeigt. Mehrere DJI-Drohnen haben dafür einen eigenen Nachtmodus. Bei der Mini 4 Pro reicht er laut Handbuch bis ISO 12.800 und unterstützt 4K und Full HD mit 24, 25 oder 30 Bildern pro Sekunde. Die Air 3 bietet im Nachtmodus ebenfalls ISO 100 bis 12.800.

Die längste Verschlusszeit im Video entspricht der Bildrate, bei 25 fps also 1/25 s. Gegenüber den 2 s eines Fotos ist das eine sehr kurze Zeit, und deshalb gelingt Video nur bei hellem, aktivem Polarlicht. Dafür zeigt es die Bewegung, die das Polarlicht so eindrucksvoll macht. Langsame Schwenks und ein ruhiger Steigflug passen dazu, weil sich bei 1/25 s jede schnelle Bewegung als Unschärfe zeigt.

Für Zeitraffer gibt es den umgekehrten Weg. Eine Reihe von Fotos mit 2 s Belichtung, im Abstand von wenigen Sekunden aufgenommen und später aneinandergesetzt, zeigt die Bewegung der Bögen mit mehr Licht je Bild als ein Video.

Kälte im Norden: die Grenze bei −10 °C

DJI gibt die Mini 4 Pro, die Air 3, die Air 3S und die Mavic 4 Pro für −10 bis 40 °C frei. Im Handbuch der Mini 4 Pro steht dazu, dass die Akkukapazität zwischen −10 und 5 °C deutlich sinkt und dass sich die Akkus unter −10 °C nicht verwenden lassen. Für die beste Leistung soll der Akku wärmer als 20 °C sein, geladen wird er nur zwischen 5 und 40 °C.

Im Landesinneren Lapplands und Nordschwedens sind Winternächte unter −20 °C keine Seltenheit. An der norwegischen Küste bleibt es oft milder. Für Polarlicht-Flüge bedeutet das:

• Akkus körpernah tragen und erst kurz vor dem Start einsetzen.
• Kurze Flüge planen. Die Drohne steigt, macht ihre Aufnahmen und landet, bevor die Zellen auskühlen.
• Nach der Kältegrenze richten. Liegt die Temperatur unter −10 °C, bleibt die Drohne laut Herstellervorgabe am Boden.
• Kondenswasser vermeiden. Die Drohne kommt in der geschlossenen Tasche zurück in die warme Unterkunft und bleibt dort, bis sie Raumtemperatur hat.

Warum Akkus bei Kälte so abrupt einbrechen und wie der Warmflug abläuft, erklärt der Ratgeber Drohne im Winter fliegen.

Regeln für den Nachtflug unter dem Polarlicht

Polarlichter sind Nachtmotive, und für Nachtflüge verlangt die EU-Drohnenverordnung ein eingeschaltetes grünes Blinklicht an der Drohne. Dieselben Regeln gelten in Norwegen als EWR-Staat sowie in Schweden und Finnland als EU-Mitglieder. Die deutsche Registrierung und der Kompetenznachweis A1/A3 werden dort anerkannt.

Zwei Punkte werden in der Dunkelheit schwierig. Der Sichtkontakt muss bestehen bleiben. Das Blinklicht ist nachts weit zu sehen, verrät aber weder Ausrichtung noch Entfernung. Und die Hinderniserkennung fehlt, weil die Sichtsensoren nachts nicht arbeiten. Den Startplatz siehst du dir darum bei Tageslicht an, und du fliegst senkrecht hoch und senkrecht herunter. Mehr zu Licht, Gewicht und Sensorik steht im Ratgeber Drohne nachts fliegen.

Polarlichter in Deutschland

In Deutschland zeigen sich Polarlichter nur bei starken geomagnetischen Stürmen. Gemessen wird die Stärke mit dem Kp-Index, den das GeoForschungsZentrum (GFZ) in Potsdam berechnet. Er reicht von 0 bis 9. Im Mai 2024 erreichte er den Höchstwert 9, und Polarlichter waren in ganz Deutschland zu sehen. Im Norden genügen für Fotos oft schon Werte von 5 bis 6, im ganzen Land sichtbar werden sie meist erst bei 8 oder 9.

Gesucht wird tief am Nordhorizont, und genau dort hilft die Drohne. Ein paar Dutzend Meter Höhe heben die Kamera über Waldränder und Dächer. Die dunkelsten Orte liegen allerdings oft in Schutzgebieten, an der Küste etwa in den Nationalparks im Wattenmeer. In Nationalparks und Naturschutzgebieten ist der Freizeitflug nach § 21h LuftVO gesperrt. Ein Feldweg am Rand solcher Gebiete mit freiem Blick nach Norden ist der bessere Startplatz.

Fazit: hell, ruhig und nicht zu kalt

Die Drohne ist beim Polarlicht ein Werkzeug für bestimmte Nächte. Hell und bewegt muss das Licht sein, der Wind schwach und die Temperatur nicht unter −10 °C. Dann liefern Video im Nachtmodus und Fotos mit 2 s Belichtung Bilder, die vom Boden aus nicht möglich sind, mit Landschaft und Horizont aus der Höhe. Wer schwaches Leuchten mit vielen Sekunden Belichtung einfangen will, stellt daneben eine Kamera aufs Stativ. Beide Aufnahmen zusammen erzählen die Nacht vollständiger als jede für sich.