Nordlys-fænomenet

Længe inden videnskaben kunne forklare nordlyset, troede vores forfædre på, at guder og monstre var årsagen til, at nordlyset opstod, og at folket skulle respektere, frygte eller tilbede lyset på himlen. Historierne udviklede sig med tiden til legender og myter.

Nu ved vi, hvorfor nordlyset (og sydlyset) forekommer, men den mystik, der forbindes med det, er lige så dragende som altid – selv når man er lige så velbevandret i fakta om nordlyset, som astronomen og den selverklærede nordlysnarkoman Tom Kerss er. På trods af sin grad i astrofysik og dybe forståelse for videnskaben bag fænomenet beskriver han nordlyset som “noget magisk, der sker for øjnene af os”.

Også Toms kollega, astronomen dr. Sadie Jones, kender den følelse. “Når nordlyset overtager hele himlen, får man en følelse af at få sat sit liv i perspektiv af universets størrelse. Det kan få mig til at tænke, at jeg er en del af hele universet.”

“Jeg bliver aldrig træt af at besvare det spørgsmål, da jeg gerne vil have folk til at forstå, hvor fantastisk det er, det vi ser!” siger den ukueligt entusiastiske nordlysekspert Dr John Mason MBE.

Han er nordlysveteran og har set nordlys i over 15 år med Hurtigruten. Han forklarer: “Nordlyset forårsages af elektrisk ladede partikler, der frigives af solen og rejser 150 millioner kilometer gennem rummet til Jorden.”

“Hvis man ser på et billede af solen under en total solformørkelse, vil man kunne se månens mørke skive i midten, der blokerer for solen, med stråler fra solens ydre atmosfære, koronaen, rundt langs kanten, der rækker ud i rummet. Disse stråler går over i det, vi kalder solvind, som er en konstant strøm af gas og elektrisk ladede partikler, der hele tiden udstødes fra solen.”

De ladede partikler bevæger sig gennem rummet ved forskellige hastigheder, og efter et par dage støder nogle af dem på Jordens magnetfelt, magnetosfæren, hvor de bliver ledt ned omkring de nordlige og sydlige magnetpoler – til områder, der er kendt som polarlysovaler.

Når partikler kolliderer med ilt- og kvælstofatomer og -molekyler i Jordens øvre atmosfære, exciteres de, hvorved de frembringer lys – polarlyset.

Detaljerne om fænomenet er ikke gået Darren Baskills næse forbi. Han er fysik- og astronomilektor ved Sussex University. Og så er han helt imponeret over det. “Det er først inden for de seneste 100 år, at vi er begyndt at forstå, hvad polarlys faktisk er. Jeg bliver blæst helt omkuld, når jeg prøver at forstå, hvad der sker – når jeg ser de små partikler kollidere med Jordens øvre atmosfære og følge linjerne i det magnetiske felt, som man normalt ikke kan se.”

Nordlyset flimrer hen over den arktiske himmel hele året, men det bedste tidspunkt at se det på i Norge er fra september til marts, når det er mørkt nok om aftenen. Nordlyset forekommer også nogle gange i det tidlige forår.

I denne periode er det bedste tidspunkt at se nordlyset på mellem kl. 17.00 og 02.00. Nogle gange varer nordlyset kun få minutter og forsvinder, før det dukker op igen minutter eller timer senere. Nogle gange varer det 15 til 30 minutter. Hvis man er meget heldig, kan man nyde synet i et par timer eller mere.

Der er større sandsynlighed for at se klart nordlys omkring jævndøgn i slutningen af september og slutningen af marts. Selv om de nøjagtige årsager stadig undersøges aktivt, skyldes i hvert fald en del af årsagen Russell-McPherron-effekten, som er en gunstig tilpasning af jordens og solvindens magnetfelter, hvilket gør det mere sandsynligt, at der opstår geomagnetiske storme.

Nordlysets intensitet og hyppighed afhænger også af solens aktivitet. Dr. Mason hævder, at "det mere dramatiske nordlys opstår, når antallet af elektrisk ladede partikler og solvindens hastighed øges af soludbrud."

Baseret på solens cyklus er det næste solmaksimum, der øger chancerne for at se nordlys og opleve de mest imponerende forekomster, i 2024-25. Det næste solmaksimum efter det vil først være om 11 til 15 år.

Darren Baskill forudser, at solmaksimummet vil give "dramatisk mere" nordlys. "Vi nærmer os nu maksimum, så jeg forventer meget nordlys og mulighed for at se det med få dages mellemrum. For fem år siden kunne der gå flere uger mellem, at man kunne se det."

Ifølge John Mason er der adskillige former for nordlys. “Første gang man ser nordlyset, ser det måske gråligt ud eller gråt med et strejf af grønt, men det vil normalt danne en bue af grønligt lys på den nordlige himmel – nogle gange med stråler, der lyser op fra buen – lidt ligesom projektørlys.”

Fra buen kan fænomenet udvikle sig til fantastiske former inden for få minutter eller nogle timer – for eksempel til et bånd, der snor sig hen over den arktiske himmel. Nordlyset kan altså hurtigt ændre sig over tid. “Nordlyset kan også ligne et gardin eller et klæde af nordlysstråler, der strækker sig op i himlen,” siger John Mason. “Det kan ligne et gardin, der blidt blafrer i vinden.”

“Nogle gange lyser strålerne langt op på den arktiske himmel og samles ovenover os. Når det sker, har man en chance for at se en af de mest dramatiske af alle former for nordlys, nemlig en nordlyskrone. Det kan ligne et fyrværkeri, der eksploderer over himlen over os.”

Dr. Mason fortæller, at al nordlysaktivitet er forårsaget af elektrisk ladede partikler, der kommer ind i atmosfæren med meget høj hastighed og kolliderer med luftpartiklerne højt oppe over jorden. Når de forskellige partikler i luften går fra et højere energiniveau til deres normale tilstand, udsender de den overskydende energi som forskellige farver af lys.

Der er to primære gasser i den luft, som vi indånder: Ilt, der udgør omkring en femtedel, og nitrogen (kvælstof), der udgør omkring fire femtedele. De grønne og de røde farver er forårsaget af iltatomer i exciteret tilstand – altså med høj energi. De grønne kommer fra iltatomer, der er 100 til 150 kilometer over jorden, og de røde er 150 til 350 kilometer over jorden.

Den anden gas i Jordens atmosfære er nitrogen, der er svær at excitere. Dr. Mason siger: "Man skal enten slå partiklerne meget hårdt eller bade dem i ultraviolet lys, hvilket gør dem nemmere at excitere. En mørklilla eller grålilla farve skyldes exciterede nitrogenatomer, der typisk er 250 til 400 kilometer over jorden."

"Exciterede nitrogenatomer producerer også den smukkeste af alle nordlysfarver – den smukke lilla-lyserøde farve. Man kan se den, når nordlyset er mest aktivt, hvor partiklerne kun er mellem 95 og 100 kilometer over jorden. Exciterede nitrogenatomer kan også give en turkisblå farve eller en dybere blå."

I vores øjne kan nordlysets farver virke diskrete. Vi er særligt følsomme over for grøn, som er den mest almindelige farve i nordlyset, men vi kan også få pink, rød, magenta og blå nuancer at se i sjældnere tilfælde. Ifølge Dr. Mason er det bedste tidspunkt at se nordlysets farver med det blotte øje i skumringstimen.

"Det skyldes, at en lysere himmel aktiverer øjets sanseceller, så når nordlyset viser sig, kan man se dets farver. Når himlen er helt mørk, kan man til gengæld ikke se farverne lige så godt som tidligere på dagen, medmindre nordlyset bliver lysere. Det hele handler om, hvordan vores øjne opfanger det i mørket."

Kameraer oplever dog ikke denne skævvridning, så de kan vise os nordlysets fulde, farverige pragt. Se vores tip til at fotografere nordlys for at lære noget om, hvordan man bedst fanger nordlysets farver med sit kamera.

Dr. Sadie Jones, astronom og seniorunderviser ved University of Southampton, er travlt optaget af et projekt, der hedder Aurora Zoo. Et af formålene er at forstå, hvad der sker med den energi, der frigives i den øvre atmosfære, når nordlyset opstår, og hvilken effekt denne energi har på menneskeskabte satellitter og vejret på Jorden.

“De fleste meteorologiske institutter fokuserer på vejret i op til 100 kilometers højde,” siger Sadie Jones. “De plejede ikke at gå op i, hvad der skete mere end 100 kilometer oppe, fordi det er ude i rummet for dem.”

“Nordlyset forekommer mellem 100 og 300 kilometer oppe, og den nye Aurora Zoo-forskning fokuserer på nordlysets bevægelser i den øvre atmosfære, så vi kan få mere data om det.”

“Vi ved nu, at nordlys, selv om det foregår meget højere oppe, påvirker de temperatur- og vejrmodeller, der anvendes på Jorden. Meteorologerne er klar over, at de måske skal se lidt højere op, end de plejede at gøre før.”

Et andet aspekt ved Aurora Zoo-projektet er at undersøge nordlysets bevægelse og form. Alle kan deltage i det nye forskningsprojekt ved at hjælpe forskerne med at analysere de store datamængder. På den måde kan man være med til at afsløre ny viden om fænomenet på nattehimlen.

På samernes sprog kaldes nordlyset nogle gange for "guovssahas", hvilket betyder "lyset, som du kan høre". Historisk set er ideen om, at nordlyset frembringer lyd, blevet afvist som et "psykoakustisk" fænomen, men nyere forskning tyder på, at nordlys kan ledsages af hørbare lyde, hvis betingelserne er rigtige.

Forskere ved Aalto Universitet har målt "poppende" og "knitrende" lyde under nordlyset. De mener, at fænomenet kan skyldes et lag varm luft omkring 80 meter over jordoverfladen, som kan opstå på stille vinteraftener. Dette atmosfæriske inversionslag gør det muligt for en slags statisk elektricitet at ophobe sig på himlen under en geomagnetisk storm. Når elektriciteten udløses, kan den høres fra jorden.

Ja og nej. Solcyklussen refererer til antallet af solpletter på solens overflade. Cyklussen varer mellem 11 og 15 år. Når solen er mest aktiv og producerer mange solpletter, kaldes det solmaksimum, og når antallet af solpletter er mindst, kaldes det solminimum.

Nordlyset bliver mere aktivt og intenst omkring solmaksimum og i tre til fire år umiddelbart efter maksimum. I dette tidsrum kan nordlyset ses længere mod syd end normalt på grund af det øgede antal elektrisk ladede partikler, der når frem til Jorden.

Det nordlys, der normalt opstår omkring polerne, er dog slet ikke afhængig af solpletaktiviteten. Så selv om det er rigtigt, at solpletter påvirker lyset, gælder dette ikke for steder under polarlysovalerne.

Selvom nordlyset og sydlyset (aurora australis) ikke er fuldstændigt identiske, forekommer de med samme intensitet, da de har samme årsag. Begge dannes i ovaler, som ændrer størrelse alt efter graden af geomagnetisk ustabilitet.

Nordlyset er mere kendt og meget mere udbredt, fordi Arktis, som ligger under den nordlige oval, er mere tilgængeligt og giver langt flere muligheder for at se nordlyset.

I løbet af vinteren på den sydlige halvkugle omringes Antarktis nær Sydpolen af tyk, flydende pakis, der gør det næsten umuligt at nå dertil. Derimod er Norges kyst, Alaska, Nordcanada, Sydgrønland, Island og det nordlige Skandinavien og Rusland alle beboede områder med masser af muligheder for besøgende, der ønsker at opleve nordlyset.

Både nordlyset og sydlyset kan ses fra rummet. Astronauterne på den internationale rumstation ISS har udsigt til begge polarlysovaler, når de kredser om Jorden.

Udsigten fra rummet viser tydeligt størrelsen på de tårnhøje gardiner af nordlys, som når ned fra ionosfæren, før de holder op med at lyse i en afstand af cirka 90 kilometer over jordens overflade.

Der er ingen dokumenterede tilfælde af, at dyrs adfærd er blevet påvirket af nordlyset, men det er sandsynligt, at nataktive dyr kan se det. Vi kan kun gisne om, hvad de tror, der sker!

Kraftigt nordlys er svært at overstråle. Selv en fuldmåne vil have svært ved at overstråle det stærke nordlys, der dannes som følge af en kraftig solstorm.

Under svagere forekomster kan månen godt reducere synligheden af nordlyset. Men noget måneskin oplyser også landskabet og får fotografier til at se mere dramatiske ud.

Tom Kerss råder vores rejsende til at planlægge deres jagt omkring perioder med nymåne for at få de bedste chancer for at se nordlyset. "Hvis månen er til stede på himlen, når nordlyset er aktivt, så prøv at undgå at se direkte på den, så øjnene kan vænne sig til mørket".

Astronomer har opdaget polarlys på næsten alle planeter i vores solsystem samt på flere måner og endda en komet. Den eneste planet, som ikke er kendt for at have polarlys, er Merkur. Der er tre kriterier for polarlys: En strålingskilde, et magnetfelt og en atmosfære. Merkur har de to første, men ikke det sidste.

Jupiters polarlys er særligt kraftigt og skinner klart i den ultraviolette del af spektret. Men det er også usædvanligt, fordi solvinden spiller en relativt lille rolle i dets dannelse. Det meste af partikelstrålingen kommer fra vulkaner på den gigantiske planets inderste store måne, Io.

I modsætning hertil har Mars et meget svagt og sporadisk magnetfelt. Det frembringer en mærkelig form for polarlys, kendt som proton-aurora, på planetens dagside.

Polarlys kan bruges til at studere andre verdeners magnetiske og atmosfæriske egenskaber, hvilket giver spændende muligheder for fremtidige generationer af astronomer, der studerer andre systemer i galaksen.

Lige så fascinerende, som videnskaben om nordlyset er, lige så fascinerende er de måder, hvorpå vores forståelse for nordlyset hjælper den videnskabelige forskning på andre områder, såsom klima- og vejrmodeller – endda i andre verdener.

“Mit yndlingsområde inden for nordlysforskning lige nu, fordi det er i sin spæde start, er at bruge vores viden om nordlyset på Jorden til at udforske andre verdener,” siger Tom Kerss. “Et godt eksempel er Ganymedes, der er en af Jupiters måner. Nordlyset, som opstår der, er blevet brugt som en indikator til at fastslå, at der sandsynligvis er et saltvandshav under isoverfladen. Saltvand med en særlig massefylde, der fungerer som en stor elektromagnetisk kerne i månen, kan skabe et sekundært magnetfelt, som stabiliserer nordlyset.

“Hvis vores kendskab til nordlyset kan bruges til at fortælle om sammensætningen af Jordens atmosfære eller magnetfelter, kan det også blive en vigtig ledetråd til at finde ud af, om der er liv på andre planeter i Mælkevejen. Idéen om, at Nordlyset tidligere var omgivet af mystik, men nu er ved at blive en del af værktøjet til at studere nye verdener, er virkelig spændende.”