Nordlys

NordlysNordlysNordlysNordlysNordlysNordlysNordlysNordlysNordlysNordlysNordlysNordlys

Nordlys – Aurora Borealis er ét af nattehimlens mest spektakulære lysfænomener. Det forekommer dog forholdsvis sjældent i Danmark

Solens aktivitet varierer over en 11-årig periode. Når der er høj aktivitet i solpletterne, forekommer der jævnligt solstorme. Her udsendes massive skyer af højenergiske partikler fra Solen. Hvis Jorden er i skudretningen, vil der efter et par døgn forekomme nord- og sydlys, når partiklerne rammer Jordens magnetfelt. Partiklerne i denne solvind blæser typisk med en hastighed på 500-2.000 km i sekundet.

Nordlys over Danmark 22. januar 2012

Nordlys kan typisk ses nogle gange om året i Danmark. 3-6 gange er ikke unormalt, hvis man befinder sig uden for byerne, hvor himlen ikke er oplyst for meget af kunstigt lys. Månelys vil overblænde det svageste nordlys, men fx i 2005 var der en aften med meget tydeligt nordlys, på trods af at Månen lyste ret stærkt.

Nordlys-2005-1

 

Nordlys-2005-2

Nordlys-2005-3

Ovenstående tre billeder er fra den pågældende aften i 2005, den store nordlysbue strakte sig fra vest, højt op på himlen i nord, til øst. Det er sjældent at se en så stor nordlysbue i Danmark, det brede panorama dækker næsten 180 grader, de to andre er nærbilleder af enderne i vest og øst. På trods af Månen, var der visuelt tydelige grønne og røde farver og man fornemmede de langsomme bevægelser i de store gardiner og stråler – en fantastisk oplevelse.

Det er mere normalt, at se nordlyset lavt over horisonten mod nord. Visuelt med øjet er det ofte ret farveløst, måske lidt grønligt. Intensiteten kan variere ganske meget og over kort tid, på få minutter kan det hele ændre sig. De bedste observationer får man 1-2 døgn efter et soludbrud, på en måneløs og klar aften langt ude på landet, hvor belastningen fra lysforurening ikke er for voldsom.

Nordlysets natur

Når en potentiel farlig solstorm ankommer til vores planet, vil vores beskyttende skjold, i form af magnetosfæren (Jordens eget magnetfelt, skabt af den roterende flydende jernkerne i Jordens centrum), tvinge de fleste partikler til at bøje af, og flyve udenom magnetosfæren. Kun en ganske lille del af partiklerne slippes direkte ind mod planeten, og kan give et svagt nordlys på dagsiden nær polerne. Dagside-nordlys kan nogle gange ses svagt på Svalbard om vinteren, når der er mørkt om dagen. Det nordlys vi normalt ser, er faktisk skabt af en mere kompleks proces, der selvfølgelig involverer solstormen, men også mekanismer i magnetosfæren.

 

substorm3

En lille del af partiklerne slipper ind til atmosfæren, og frembringer nordlys på Jordens dagside. Solstormen presser feltlinierne med rundt til Jordens natside. 

Den nordlys-skabende proces på Jordens natside er en såkaldt ”substorm“. Partiklerne fra solstormen møder Jordens magnetfelt, der adskiller de positive og de negative partikler og afbøjer de fleste af dem, så de flyver udenom planeten og magnetosfæren. Solstormen raser altså lige udenfor Jordens magnetosfære, hvor den skaber kraftige strømme, og påvirker de magnetiske og elektriske processer inde i Jordens magnetfelt. Det nordlys vi oplever på Jordens natside, er altså ikke den direkte kollision mellem solstormens partikler og atmosfæren – som man umiddelbart skulle tro. Det er faktisk partiklerne i Jordens eget magnetfelt der skaber nordlyset, de accelereres til høje energier af solstormen udenfor magnetosfæren.

De ladede partikler inde i magnetosfæren bevæger sig let på langs af feltlinierne i magnetfeltet, og i cirkler på tværs af magnetfeltets retning, i den såkaldte ”ringstrøm“. I magnetosfærens haleregions ydre grænse (magnetopausen) bidrager ringstrømmen til, at aflade den ophobning af ladede partikler, som solstormen skaber i området. Det resulterer i en elektrisk strøm, der løber fra magnetopausens morgenside til aftensiden gennem magnetosfærens haleregion.

substorm4

Når denne strøm gennem haleregionen bliver kraftig, bliver den ustabil. Hvis den kraftige strøm afbrydes af lokale forhold, kan der ske en kortslutning af magnetfeltet i magnetopausen, gennem den neutrale haleregion. Solstormens møde med magnetosfæren kan opbygge spændingsforskelle på flere hundrede kilovolt mellem magnetopausens morgenside og aftenside.

substorm5

Den pludselige kortslutning og strømafbrydelse af magnetfeltet, kan afklippe den naturlige strøm i haleregionen, så den yderste del løsrives og fortsætter ud i haleregionen som en plasmasky.

substorm6

Partiklerne i den inderste del vil nu med stor energi strømme ind mod Jorden langs feltlinierne, udløst af de store elektriske spændinger. Substormen kan udløses i bølger med et par timers mellemrum.

substorm8

Jordens magnetfelt retter partiklerne mod områder nær nord- og sydpolen (nordlyszonerne), hvor de primært kolliderer med ilt- og kvælstofatomer og molekyler i den øvre del af atmosfæren – termosfæren, det sker i en højde af 90-400 km. Når atmosfærens atomer og molekyler rammes, tilføres de et overskud af energi. Dette energioverskud slipper de af med igen, ved straks at udsende lys, og det er de lys-emissioner der ses som nordlys på himlen. Øjet er mest følsom over for de grønne farver på nattehimlen, nordlyset ses derfor ofte som svagt grønlig eller farveløs hvidlig. Er der tale om lidt kraftigere emissioner, er de rødlige nuancer dog også ret tydelige.

Nordlys spektrum

Nordlys spektrum

Reelt forekommer der mange forskellige farver, der kan fanges med et lysfølsomt kamera. Lavtliggende ilt (oxygen) lyser grønt, højtliggende ilt lyser stærkt rødt, der forekommer også gullige og orange nuancer. Kvælstof (nitrogen) frembringer mørke nuancer af rødt i en meget lav højde på under 100 km, samt blå-violette farver højere oppe.

All-sky foto af udbredt nordlys

Billedet og videoen herover er en “all-sky”-optagelse af hele himlen. Nord er i bunden af billedet, syd er i toppen, det er taget i september 2011. Nordlys-emissionerne er ganske kraftige, de når næsten til zenith (lodret op). De gullige/brunlige farver øverst til højre og i midten er skyer, bagved ses stjernehimlen. Atmosfærens højtliggende ilt, fra ca. 150 km til ca. 400 km, lyser klart rødt, højtliggende kvælstof lyser blå-violet. De grønne farver i bunden er fra ilt i en højde på 90-150 km. På videoen i linket herunder (youTube), ses en rektangulær HD-version af optagelsen:

Farverigt nordlys

 

 

Se nordlyset den 3. oktober 2013 inkl. video, klik her.

Ifølge norske forskere, kan nordlys muligvis interagere med et andet atmosfærisk lysfænomen – Airglow.

 

 

til_forsiden