Hvordan oppstår nordlyset?
Aurora borealis, eller nordlys, har eksistert så lenge planeten vår har eksistert. Dinosaurene gikk under det, akkurat som vi gjør den dag i dag. Det er en uforanderlig del av verdenen vår. Men hva er det som skaper dette forbløffende fenomenet?
Lenge før vi kjente til vitenskapen bak nordlyset lagde forfedrene våre fortellinger om guder og monstre, som forklarte hvorfor nordlyset oppsto. Slik lærte folk å ha respekt for, frykte eller tilbe lysene på himmelen. Disse fortellingene utviklet seg etter hvert til legender og myter.
I dag vet vi hvorfor nordlyset (og sørlyset) oppstår, men mystikken rundt fenomenet er like forlokkende som før. Dette gjelder selv om du kan så mye om faktaene rundt nordlyset som den selverklærte nordlysavhengige astronomen Tom Kerss. Han har utdannet seg innenfor astrofysikk og har en dyp forståelse av vitenskapen bak nordlyset. Allikevel beskriver han nordlyset som praktisk talt ren magi som oppstår foran øynene våre.
Dr. Sadie Jones, som også er astronom, sier seg enig med Tom. «Når nordlyset brer seg ut over himmelen får man virkelig en følelse av å få satt livet sitt i perspektiv i en kosmisk skala. Det får deg til å tenke: Du er en del av dette, du er en del av hele dette universet.»
Hva er nordlys?
«Jeg blir aldri lei av å svare på det spørsmålet, fordi jeg vil at folk skal forstå hvor fantastisk det vi ser, faktisk er!» sier den entusiastiske nordlyseksperten dr. John Mason MBE.
Nordlysveteranen har observert nordlyset fra Hurtigruten i over 15 år og forklarer: «Nordlyset forårsakes av elektrisk ladde partikler som frigis av solen og slynges 150 millioner kilometer gjennom verdensrommet til jorda.»
«Hvis du tar et bilde av solen under en solformørkelse, ser du månens mørke skive i midten, som blokkerer solen. Rundt den ser du solstråler fra solens ytre atmosfære, også kalt korona, rundt kanten som strekker seg ut i rommet. Disse strålene er en del av solvinden og en konstant strøm av gass og elektrisk ladde partikler som stråler ut fra sola.»
Disse ladde partiklene slynges ut i rommet i varierende hastigheter. Etter et par dager treffer noen av dem jordens magnetiske felt, magnetosfæren. Der føres de ned rundt jordens magnetiske nord- og sydpol – inn i områder kjent som auroraovalene.
Når de innkommende partiklene kolliderer med atomer og molekyler av oksygen og nitrogen i jordens øvre deler av atmosfæren, oppstår lys: polarlyset.
Darren Baskill, fysiker, astronom og foreleser ved Sussex University har stålkontroll på detaljene rundt dette fenomenet. Han kan også forklare hvorfor det er så imponerende. «Vi har bare forstått hva polarlys egentlig er de siste 100 årene. Å forstå akkurat hva som skjer når jeg ser at disse ørsmå partiklene kolliderer med jordas øvre atmosfære og følger magnetfeltlinjene, som du vanligvis ikke kan se, er helt utrolig.»
Når er det best å se nordlyset?
Nordlyset flimrer over polarhimmelen hele året, men den beste tiden å se det i Norge er fra september til mars, når det er mørkt nok. Noen ganger dukker det opp tidlig om våren også.
Da er den beste tiden å se nordlyset på mellom kl. 17.00 og 02.00. Noen ganger varer nordlyset bare i et par minutter, før det forsvinner og dukker opp igjen noen minutter eller timer senere. Andre ganger varer det fra 15 til 30 minutter. Hvis du er heldig får du kanskje oppleve det i flere timer eller mer.
Det er større sannsynlighet for å se sterke nordlys rundt jevndøgnene i slutten av september og slutten av mars, omtalt som jevndøgnseffekten. Selv om de eksakte årsakene fortsatt forskes aktivt på, er i det minste en del av årsaken knyttet til Russell-McPherron-effekten, som er en gunstig innretting av jordens og solvindens magnetfelt, noe som gjør det mer sannsynlig at geomagnetiske stormer utvikler seg.
Nordlysets intensitet og hyppighet avhenger også av solas aktivitet. Dr. Mason forklarer, «Nordlyset er kraftigst når det er et høyt antall elektrisk ladde partikler og hastigheten til solvinden blir forsterket av en form for utbrudd på sola.»
Med utgangspunkt i solsyklusen regner vi at neste solmaksimum vil forekomme i 2024–2025. Det øker sjansen for at du får se nordlyset og de imponerende utbruddene. Neste solmaksimum etter det igjen blir ikke før om elleve til femten år.
Darren Baskill spår at solmaksimumet kommer til å føre til mange flere nordlysutbrudd. «Vi nærmer oss maksimumsperioden nå, så jeg forventer høye nivåer og at nordlyset vil dukke opp med bare et par dagers mellomrom fremover. For fem år siden måtte du kanskje vente i ukevis mellom utbruddene.»
Finnes det ulike typer nordlys?
Ifølge dr. Mason finnes det flere ulike nordlysformer og -strukturer. «Når du først ser et nordlysutbrudd kan det virke gråaktig eller grått med et hint av grønt. Senere vil det vanligvis ta form som en bue av grønnaktig lys på nordhimmelen. Noen ganger med stråler, som fra en lyskaster, som går oppover langs buen.»
På noen minutter, eller enkelte ganger timer, kan fenomenet gå fra buer til mange slags fantastiske former, som sløyfer eller bånd som slynger seg over polarhimmelen, som ganske raskt kan endre og fordreie seg. «Du kan også observere nordlysstråler som ligner på slør eller forheng som folder seg utover himmelen», sier dr. Mason. «Det kan se ut som et gardin som blåser i vinden.»
«Noen ganger strekker strålene seg høyt opp på polarhimmelen, og møtes der oppe. Når dette skjer, blir du vitne til en av de mest iøynefallende nordlysformene, nemlig korona eller kronen. Det kan se ut som fyrverkeri som regner lys nedover himmelen over deg.»
Hvorfor har nordlyset ulike farger?
Dr. Mason forklarer at all aktivitet fra nordlyset er forårsaket av at elektrisk ladde partikler kommer inn i jordens atmosfære med veldig høy hastighet og kolliderer med luftpartikler høyt over bakken. Når de ulike eksiterte partiklene i luften kommer tilbake til sin opprinnelige tilstand, slipper de ut den overflødige energien i form av lys med ulike farger.
Det er to hovedgasser i luften vi puster inn: Oksygen, som utgjør en femtedel, samt nitrogen, som utgjør fire femtedeler. De grønne og rødrosa fargene forårsakes av eksiterte oksygenatomer. Den grønne fargen kommer fra oksygenatomer på opptil 100 til 150 kilometers høyde over bakken. De røde befinner seg på 150 til 350 kilometers høyde over bakken.
Den andre hovedgassen i jordens atmosfære er nitrogen, som har vanskeligere for å eksitere. Dr. Mason sier, «Enten må partiklene kollidere veldig hardt, eller bades i ultrafiolett lys, for at de skal eksitere lettere. Er bakgrunnsfargen lilla eller fiolett, er det på grunn av eksiterte nitrogenatomer som befinner seg 250 til 400 kilometer over bakken.»
«Eksiterte nitrogenatomer produserer den vakreste av nordlysets farger, nemlig lillarosa. Den ser du i de mest aktive nordlysene der partiklene går ned i atmosfæren til mellom 95 og 100 kilometers høyde over bakken. Eksiterte nitrogenatomer kan også skape en turkis farge eller en dypere blå.»
For øynene våre kan nordlysfargene fremstå som subtile. Vi er spesielt sensitive for grønt, som er den vanligste fargen man ser under nordlys, men i sjeldnere tilfeller kan vi også se rosa, rød, magenta og blå nyanser. Ifølge dr. Mason er skumringen den beste tiden for å se nordlysfarger med det blotte øye.
«Det er fordi lyset på himmelen trigger fargesensorene i øynene når nordlyset dukker opp, slik at du ser fargene bedre. Når himmelen blir ordentlig mørk, ser du ikke fargene like godt som tidligere. Med mindre selve nordlyset blir lysere. Alt handler om hvordan øynene oppfatter dette i mørket.»
Kameraer påvirkes ikke av denne skjevheten og kan dermed vise oss nordlysets fulle fargespekter. Se Slik fotograferer du nordlyset for å lære hvordan du kan best kan forevige fargene på kamera.
Påvirker nordlyset livet på jorden på noen måte?
Dr. Sadie Jones er astronom og dosent ved University of Southampton og travelt opptatt med et prosjekt kalt Aurora Zoo. Et av målene med prosjektet er å forstå hva som skjer med energien som frigis i øvre deler av atmosfæren når nordlyset oppstår, og hvilken effekt dette har på menneskeskapte satellitter og været på jorden.
«De fleste meteorologiske instituttene har mest fokus på hva som skjer med været på opptil 100 kilometers høyde i atmosfæren», sier dr. Jones. «Før pleide de ikke tenke på det som skjedde over 100 kilometers høyde, siden det for dem regnes som verdensrommet.»
«Nordlyset oppstår på mellom 100–300 kilometers høyde i atmosfæren. Den nye Aurora Zoo-forskningen handler om å zoome inn på nordlysets bevegelse i de øvre delene av atmosfæren, noe som gir oss mer informasjon om hva som foregår.»
«Vi vet nå at nordlyset, selv om det forekommer høyere oppe i atmosfæren, påvirker temperaturen og været og speiler det som skjer lenger nede. De forskjellige metrologiske instituttene har begynt å innse at de kanskje må se litt høyere opp enn de gjorde før.»
Aurora Zoo-prosjektet undersøker også nordlysets bevegelser og former. Alle kan ta del i denne spennende, nye, forskningen og hjelpe vitenskapsfolk med å analysere dataene de får inn. Ved å gjøre dette kan du være med på å avdekke hemmelighetene bak dette spennende fenomenet på nattehimmelen.
Hva kan vi lære av nordlyset?
Like fascinerende som vitenskapen bak nordlyset, er måten forståelsen vår av nordlyset kan være med på å bidra til forskning på andre områder, som klima- og værmodeller, – til og med på andre måner og planeter.
«Mitt favorittfelt innen nordlysvitenskapen, fordi det er helt nytt, er å ta det vi vet om nordlyset på jorden, og gjennskape det for å forstå og utforske andre måner og planeter.», sier Tom Kerss. «Et godt eksempel på det er Ganymedes, en av Jupiters måner. Utslipp fra nordlyset som ble oppdaget der, ble brukt for å fastslå at det trolig finnes et saltvannshav under isoverflaten. Saltvann med en bestemt tetthet, fungerer som en stor elektromagnetisk kraft inni månen, og vil føre til et sekundært magnetisk felt som stabiliserer nordlysene.
«Hvis kunnskapen vi har om nordlyset kan fortelle oss noe om vår planets atmosfære og magnetiske felt, kan det også hjelpe oss med å finne de forholdene som kan opprettholde liv på fremmede verdener i Melkeveien. Tanken på at dette fenomenet fra fortiden, som tidligere var ansett som noe mystisk, nå har blitt et verktøy for å studere utenomjordisk liv på fremmede verdener, er utrolig spennende.»
Slutt å lete, begynn å se
For å få størst mulig sjanse til å se lysene, må du være under eller i nærheten av disse ovalene. Vi seiler gjennom og forbi den nordlige polarsirkelen, direkte under nordlysovalen, slik at du kan få muligheten til å se disse fantastiske lysene – ikke bare én gang, men om og om igjen.
