Hur uppstår norrsken?
Norrsken har alltid lyst upp natthimlen i norr. Dinosaurier, mammutar och vikingar har alla upplevt fenomenet, precis som vi. De är en beständig del av vår värld. Vad ligger då bakom detta hisnande fenomen?
Långt innan vi hade lärt oss vad vi vet om norrsken förklarade våra förfäder dem med berättelser om gudar och monster, vilket gjorde att gemene man antingen respekterade, fruktade eller avgudade himlens ljus. Med tiden förvandlades berättelserna till legender och myter.
Idag vet vi hur norrsken (och sydsken) uppstår, men deras mystik förblir densamma – även när du vet lika mycket om polarskenen som astronomen och den självutnämnda norrskensfanatikern Tom Kerss. Han beskriver norrsken som ”sann magi som utspelar sig framför dina ögon” – trots sin utbildning i astrofysik och en stor förståelse för vad som ligger bakom fenomenet.
Toms kollega, dr Sadie Jones, är av samma åsikt. ”När ett norrsken tar över himlen får jag ett nytt perspektiv på universum. Som att jag inser att jag är en del av något större.”
Vad är ett norrsken?
”Jag tröttnar aldrig på att svara på den frågan, eftersom jag vill att folk ska förstå hur fantastiskt det vi ser verkligen är”, säger den omåttligt entusiastiska experten, dr John Mason.
Norrskensveteranen, som har upplevt norrsken ombord på Hurtigruten i över 15 års tid, förklarar att norrsken skapas av ”elektriskt laddade partiklar från solen som gör en 15 miljoner mil lång resa till jorden”.
”Om du tittar på en bild av en total solförmörkelse ser du hur månen blockerar solen men hur solens yttersta atmosfär, koronan, strömmar ut i rymden. Detta är vad som slutligen skapar solvindar – en stadig ström av gas och laddade partiklar som kontinuerligt lämnar solen.”
De laddade partiklarna förflyttar sig olika snabbt, men efter några dagar når de jordens magnetfält, magnetosfären, där de dras ner mot jordens nord- och sydpol, mer kända som polarskensovalerna.
När de inkommande partiklarna krockar med atomer och syre- och kvävemolekyler i jordens övre atmosfär blir de exciterade och utsänder ljus – polarskenet.
Någon som förstår fenomenets storhet är Darren Baskill, föreläsare inom fysik och astronomi på Sussex University. Men det gör inte ljusshowen mindre imponerande. ”Det är bara under de senaste 100 åren som vi har förstått vad polarskenet egentligen är. Att veta exakt vad som händer när några oändligt små partiklar kolliderar med jordens övre atmosfär och sedan följer magnetfältslinjerna – som vanligtvis är osynliga – är minst sagt häpnadsväckande.”
När är bästa tiden för att se norrsken?
Polarsken fladdrar över den arktiska himlen året runt, men den bästa tiden att se dem i Norge är mellan september och mars då himlen är tillräckligt mörk. Ibland dyker de även upp i början av våren.
Under den perioden ser man aurora borealis bäst mellan kl. 17 och 02 på dygnet. Vissa polarsken pågår bara i ett fåtal minuter och dyker sedan upp igen några minuter eller timmar senare. Vissa dansar på himlen i 15 till 30 minuter. Om du har riktig tur kan himlens ljusshow pågå i flera timmar.
Sannolikheten för att se tydliga polarsken är störst runt höst- och vårdagjämningen i slutet av september och mars, då jorden är i en position där solen skiner rakt mot ekvatorn. Även om det fortfarande forskas om de exakta orsakerna så beror det åtminstone delvis på Russell-McPherron-effekten, som innebär att jordens magnetiska fält och solvinden står i rät linje, vilket ökar sannolikheten för att geomagnetiska stormar utvecklas.
Hur ofta norrsken uppstår och hur intensiva de är beror även på solens aktivitet. ”Större polarsken uppstår när antalet laddade partiklar och solvindens hastighet ökar på grund av något slags utbrott på solen”, förklarar dr Mason.
Baserat på solfläckscykeln kommer nästa solmaximum – perioden då oddsen att se polarsken och få en extra unik uppvisning förbättras – att vara säsongen 2024–2025. Nästa solmaximum efter det inträffar inte förrän om 11 till 15 år.
Darren Baskill förutspår att detta solmaximum kommer att ge ”dramatiskt fler” ljusshower på himlen. ”Vi är på väg att nå maximum, så jag förväntar mig att kunna se norrsken var och varannan dag. För bara fem år sedan kunde du behöva vänta i flera veckor.”
Finns det olika slags norrsken?
Dr Mason menar att ett norrsken kan anta flera olika former. ”När du först ser ett polarsken kan det verka grått med en hint av grönt, men sedan formas vanligen en båge av grönt ljus på himlen – ibland med strålar som sträcker sig uppåt från bågen, som ett sökarljus.”
Inom några minuter – ibland timmar – kan bågen sedan anta en rad olika former, såsom ett norrskensband som slingrar sig fram över den arktiska himlen och förvrängs över tid. ”Det kan även uppstå som en ridå av norrskensstrålar som sträcker sig upp mot himlen”, säger dr Mason. ”Lite som en gardin som fladdrar i brisen.”
”Ibland möts strålarna högt upp på den arktiska himlen. Det är då du har chansen att få se en av de mest imponerande polarskensformerna: kronan. Många har beskrivit det som ett fyrverkeri av färger på himlen.”
Varför finns det olika färger i ett norrsken?
Dr Mason förklarar att polarsken uppstår när elektriskt laddade partiklar som färdas i en väldigt hög hastighet kolliderar med luftpartiklar högt upp i jordens atmosfär. När de laddade partiklarna återgår till sitt normalläge avger de extra energi i form av olika färger.
Luften vi andas in dagligen innehåller två huvudsakliga gaser, där syre utgör omkring en femtedel och resten av luften består av kväve. De gröna och röda färgerna skapas av exciterade syreatomer. De gröna färgerna kommer från syreatomer 10–15 mil över marken medan de röda avges från atomer på 15–35 mils höjd.
Den andra gasen i jordens atmosfär – kväve – är svårare att excitera. Dr Mason förklarar: ”Du måste antingen slå partiklarna hårt eller använda ultraviolett ljus, vilket gör dem lättare att excitera. Lila nyanser kommer från exciterade kväveatomer 25–40 mil ovanför marken.”
”Exciterade kväveatomer ger polarskenets vackraste färger; de lilarosa tonerna i de uppvisningar där partiklarna tar sig ner till omkring 9,5–10 mil över marken. Exciterade kväveatomer kan även producera turkosa toner eller en mer mörkblå nyans.”
Våra ögon kan ha svårt att uppfatta polarskenets färger. Vi är särskilt mottagliga för grönt, som är den vanligaste färgen man ser vid polarsken, men i ovanligare fall kan vi även uppfatta rosa, röda, magentafärgade och blå toner. Enligt dr Mason är det lättast att se polarskenets färger med blotta ögat i skymningen.
”Det är för att ljuset i himlen bakom väcker färgsensorerna i dina ögon så att du kan utskilja färgerna när de väl uppstår. När himlen är kolsvart kan du inte se färgerna lika bra som tidigare, om inte polarskenet är ljusare i sig. Allt handlar om hur ögat uppfattar färgerna i mörker.”
Kameror har dock inte det problemet, och med deras hjälp kan vi se norrskenets alla olika färger i all sin prakt. Om du vill lära dig hur du fångar norrskenets färger på bild, se våra tips för att fotografera norrsken.
Påverkar norrsken livet på jorden?
Dr Sadie Jones, astronom och lärare på University of Southampton, arbetar för närvarande med ett projekt som har fått namnet Aurora Zoo. En av projektets målsättningar är att förstå vad som händer med energin i den övre atmosfären när ett polarsken uppstår samt vilken effekt detta har på satelliter och vädret nere på jorden.
”Meteorologiska institut fokuserar oftast på området från marken och upp till 10 mil in i atmosfären”, berättar dr Jones. ”Vanligtvis bryr de sig inte om vad som pågår över 10 mils höjd – för dem är det rymden.”
”Norrsken uppstår 10–30 mil från jorden. Aurora Zoo fokuserar på hur de rör sig i den övre atmosfären och samlar in ny data om vad som händer.”
”Vi vet att norrsken, trots att de uppstår mycket högre upp, påverkar temperaturen och de vädermodeller som används för den nedre atmosfären. Nu börjar de meteorologiska instituten inse att de kanske behöver titta högre än tidigare.”
Projektet har även som mål att kartlägga polarskenens former och rörelser. Alla kan delta i det spännande projektet genom att hjälpa forskarna analysera den enorma mängden data och på så vis upptäcka tidigare okänd information om fenomenet på natthimlen.
Låter norrsken?
På samiska kallas norrskenet ibland för ”guovssahas”, som betyder ”ljuset du kan höra”. Tidigare har idén att norrsken avger ljud avfärdats som ett ”psykoakustiskt” fenomen, men på sistone har forskningsrön pekat mot att polarsken kan åtföljas av hörbart ljud om förhållandena är de rätta.
Forskare på Aalto-universitetet har uppmätt ”poppande” och ”knastrande” ljud i samband med polarsken. De tror att fenomenet kan bero på ett varmt luftlager som ligger cirka 80 meter över marken, vilket kan inträffa under stilla vinternätter. Inversionen gör att en sorts statisk elektricitet kan ackumuleras i luften under en geomagnetisk storm. När elektriciteten laddas ur går det att höra ljudet från marken.
Påverkas norrskenet av solfläckar?
Ja och nej. Solfläckscykeln syftar på det antal solfläckar som finns på solens yta. Den nuvarande cykeln är mellan 11 och 15 år lång. När solen är som mest aktiv och producerar många solfläckar kallas det solmaximum, och när antalet solfläckar är som lägst kallas det solminimum.
Jordens norrsken är som mest aktiva och intensiva kring solmaximum och under de följande tre–fyra åren. Under den här perioden kan norrskenet vara synligt längre söderut än vanligt på grund av att fler elektriskt laddade partiklar når jorden.
De polarsken som vanligtvis uppstår kring polerna påverkas dock inte av solfläckar. Så även om det är sant att solfläckar har en påverkan gäller det inte för platser under polarskensovalerna.
Är norrsken och sydsken samma sak?
Norrsken och sydsken (aurora australis) ser visserligen inte exakt likadana ut, men de har en liknande intensitet eftersom de uppstår av samma orsak. Båda bildas i så kallade polarskensovaler vars storlek varierar beroende på nivån av geomagnetisk instabilitet.
Norrsken är ett mer välkänt och oftare observerat fenomen eftersom Arktis, som ligger i norrskensovalen, är mer tillgängligt och därför erbjuder betydligt fler möjligheter till beskådan.
Under vintern på södra halvklotet är Antarktis omgivet av tjock, flytande packis, vilket gör det nästan omöjligt att ta sig dit. Den norska kusten, Alaska, norra Kanada, södra Grönland, Island och de norra delarna av Skandinavien och Ryssland är å sin sida bebodda områden du kan besöka för att få uppleva norrsken.
Kan man se norrsken från rymden?
Både norrsken och sydsken är synliga från rymden. Astronauter på den internationella rymdstationen har utsikt över båda polarskensovalerna när de kretsar kring jorden.
Från rymden framgår polarskenets enorma storlek tydligt då det hänger i långa skimrande sjok från jonosfären ner till ett avstånd på cirka 90 kilometer från jordens yta.
Påverkas djurlivet av norrsken?
Det finns inga dokumenterade fall av förändrat beteende hos djur på grund av norrsken, men nattaktiva djur kan troligen se dem. Vad de tror det är som händer kan vi bara spekulera om!
Påverkas norrskenet av månsken?
Det är svårt att överglänsa polarskenets prakt. Inte ens en fullmåne kan konkurrera med de polarskensformationer som bildas till följd av en kraftig solstorm.
När polarskenet är svagare kan månen visserligen göra det svårare att se polarskenet. Men lite månljus kan också lysa upp landskapet och på så sätt skapa mer dramatiska fotografier.
Tom Kerss ger rådet att planera sin utflykt kring nymånefasen för bästa chansen att se norrsken. ”Om månen är uppe när polarskenet är aktivt ska du försöka undvika att titta direkt på den, så att dina ögon är anpassade till mörker.”
Har andra planeter norrsken?
Astronomer har upptäckt polarsken på nästan varje planet i vårt solsystem, liksom på flera månar och till och med en komet. Den enda planeten som inte har polarsken är Merkurius. Polarsken kräver tre förutsättningar: en strålningskälla, ett magnetfält och en atmosfär. Merkurius har de två första, men inte den sista.
Jupiters polarsken är särskilt kraftfullt och lyser starkt i den ultravioletta delen av spektrumet. Det är även ovanligt på så vis att solvindar spelar en relativt liten roll i dess uppkomst. Det mesta av partikelstrålningen kommer från vulkaner på jätteplanetens innersta stora måne, Io.
Mars har å andra sidan ett väldigt svagt och oregelbundet magnetfält. Det genererar ett märkligt ljus, som kallas ”proton aurora”, längs dagsidan.
Polarsken kan användas för att observera magnetiska och atmosfäriska egenskaper i andra världar, och erbjuder spännande möjligheter för framtidens astronomer att studera andra system i galaxen.
Vad kan vi lära oss av norrsken?
Faktumet att vi förstår hur norrsken uppstår är imponerande, men vad som gör det hela ännu mer intressant är hur det har bidragit till forskningen på andra områden, såsom klimat och väder, men även till vår förståelse för resten av rymden.
”Mitt favoritområde just nu, framförallt då det är i ett tidigt stadie, är att applicera vad vi vet om norrsken på jorden på forskningen av andra världar”, säger Tom Kerss. ”Ett bra exempel är Ganymede, en av Jupiters månar. Eftersom polarsken har kunnat konstateras säger man sig kunna dra slutsatsen att det förmodligen finns ett saltvattenhav under månens frusna yta. En viss saltvattendensitet skapar en elektromagnetisk dragningskraft inuti månen och ger ett andra magnetfält som stabiliserar polarskenen.
”Om det vi har lärt oss om polarsken säger något om jordens atmosfär och magnetfält kan det utnyttjas för att avgöra huruvida andra världar i Vintergatan erbjuder en miljö där olika livsformer kan utvecklas. Vad som länge var ett mysterium för människan har plötsligt blivit något vi kan använda till att studera okända världar. Det är en spännande tanke!”
Ett slut på sökandet
Om du vill maximera dina chanser att se polarsken behöver du befinna dig under eller nära en av polarskensovalerna. Vi reser norr om polcirkeln och tar oss direkt under polarskensovalen för att uppleva himlens ljusfenomen inte bara en, utan flera gånger.
