Næsten alle har hørt om eller set billeder af nordlyset. Nogle andre har været så heldige at se dem personligt. Men mange er uvidende hvordan de er dannet og fordi.
En aurora borealis begynder med en fluorescerende glød i horisonten. Så formindskes den, og der opstår en lysbue, der undertiden lukker i form af en meget lys cirkel. Men hvordan dannes det, og hvad er dets aktivitet relateret til?
Dannelse af nordlyset
Dannelsen af nordlys er relateret til solaktivitet, sammensætningen og karakteristika af Jordens atmosfære. For bedre at forstå dette fænomen er det interessant at læse om rumorkaner og hvordan disse påvirker generation af nordlys.
Nordlyset kan observeres i et cirkulært område over jordens poler. Men hvor kommer de fra? De kommer fra solen. Der er et bombardement af subatomære partikler fra solen dannet i solstorme. Disse partikler spænder fra lilla til rød. Solvinden ændrer partiklerne, og når de møder Jordens magnetfelt, afviger de, og kun en del af det ses ved polerne.
Elektronerne, der udgør solstråling, producerer en spektral emission, når de når de gasmolekyler, der findes i magnetosfæren, del af jordens atmosfære, der beskytter jorden fra solvinden og forårsage excitation på atomniveau, der resulterer i luminescens. Denne luminescens spredes over himlen og giver anledning til et skuespil af naturen.
Undersøgelser om nordlyset
Der er undersøgelser, der undersøger nordlyset, når der produceres solvind. Dette sker fordi, selvom solstorme er kendt for at have en omtrentlig periode på 11 år, er det ikke muligt at forudsige, hvornår nordlyset indtræffer. For alle de mennesker, der ønsker at se nordlyset, er dette en nederdel. At rejse til polerne er ikke billigt, og ikke at kunne se nordlyset er meget deprimerende. Derudover kan det være nyttigt at vide nordlyset i Spanien for dem, der ikke kan rejse langt.
For at forstå, hvordan nordlyset dannes, er det vigtigt at forstå de to nøgleelementer, der er involveret i deres skabelse: solvinden og magnetosfæren. Solvinden er en strøm af elektrisk ladede partikler, primært elektroner og protoner, der udsendes fra Solens korona. Disse partikler rejser til imponerende hastigheder, som kan nå op til 1000 km/s, og transporteres af solvinden ind i det interplanetariske rum.
Magnetosfæren fungerer på sin side som et skjold, der beskytter Jorden mod de fleste partikler i solvinden. Men i de polare områder er Jordens magnetfelt svagere, hvilket tillader nogle partikler at trænge ind i atmosfæren. Denne interaktion er mest intens under geomagnetiske storme, hvor solvinden er stærkest og kan forårsage forstyrrelser i magnetosfæren.
Interaktion af partikler med jordens atmosfære
Når ladede partikler fra solvinden trænger ind i Jordens atmosfære, interagerer de med de atomer og molekyler, der er til stede deri, primært ilt og nitrogen. Denne interaktionsproces er det, der giver anledning til nordlyset, der genererer de farver og former, vi ser på himlen. Solarpartikler overfører energi til atomerne og molekylerne i atmosfæren, spændende dem og bringe dem til en højere energitilstand.
Når atomer og molekyler når denne ophidsede tilstand, har de en tendens til at vende tilbage til deres grundtilstand og frigive den ekstra energi i form af lys. Denne lysemissionsproces er det, der producerer nordlysets karakteristiske farver. Bølgelængden af det udsendte lys afhænger af typen af atom eller molekyle, der er involveret og det energiniveau, der nås under interaktionen, hvilket kan udforskes nærmere i lagene af jordens atmosfære.
Ilt er ansvarlig for de to primære farver i nordlyset. Grøn/gul forekommer ved en energibølgelængde på 557,7 nmmens den rødere og lilla farve frembringes af en mindre hyppig længde i disse fænomener, 630,0 nm. Især tager det næsten to minutter for et exciteret iltatom at udsende en rød foton, og hvis et atom kolliderer med et andet i løbet af den tid, kan processen afbrydes eller afsluttes. Derfor, når vi ser røde nordlys, er de højst sandsynligt at finde i de højere niveauer af ionosfæren, cirka 240 kilometer høje, hvor der er færre iltatomer til at forstyrre hinanden.
Farver og gasser: ilt og nitrogen
Farverne på nordlyset er resultatet af solpartiklers vekselvirkning med forskellige gasser i jordens atmosfære. Ilt og nitrogen er primært ansvarlige for de forskellige nuancer, vi ser på himlen under nordlys. Ilt, når det exciteres af solpartikler, kan udsende grønt eller rødt lys, afhængigt af den højde, hvor interaktionen finder sted. I lavere højder, omkring 100 kilometer, udsender ilt grønt lys, mens det i højere højder, omkring 200 kilometer, udsender rødt lys. For en mere fuldstændig forståelse af dette fænomen anbefales det at læse om kulden i klare nætter, hvilket er, når disse nordlys er mest synlige.
Nitrogen bidrager på sin side til nordlysets blå og lilla nuancer. Når solpartikler exciterer nitrogenmolekyler, kan de udsende blåt eller lilla lys, hvilket skaber en kontrast til farverne produceret af ilt. Kombinationen af disse farver giver anledning til de imponerende flerfarvede nordlys, der oplyser nattehimlen i polarområderne.
Nordlysets farver
Selvom nordlyset almindeligvis er forbundet med en lys grøn farve, kan de faktisk forekomme i en række forskellige farver. Grøn er den mest almindelige på grund af excitation af iltatomer i omkring 100 kilometers højde. Imidlertid, I forskellige højder og med forskellige typer gasser kan der forekomme andre farver:
- Grøn farve: produceret ved excitation af ilt i 100 km højde.
- Rød farve: genereret af ilt i højere højder, omkring 200 km.
- Blå farve: forårsaget af solpartiklers interaktion med nitrogen.
- Lilla farve: også et resultat af nitrogen excitation, som tilføjer kontrast til grønne og røde lys.
Auroras på andre planeter
Auroras er ikke eksklusive for Jorden. Takket være observationer foretaget af Hubble-rumteleskopet og rumsonder har vi været i stand til at opdage nordlys på andre planeter i solsystemet, såsom Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Selvom grundlæggende mekanisme for dannelse af nordlys er ens på alle disse planeter, der er bemærkelsesværdige forskelle i deres oprindelse og egenskaber. For bedre at forstå disse forskelle, kan man forske i spektakulære vejrfænomener.
På Saturn ligner nordlys dem på Jorden med hensyn til deres oprindelse, da de også skyldes samspillet mellem solvinden og planetens magnetfelt. Men på Jupiter adskiller processen sig på grund af påvirkningen af plasma produceret af månen Io, hvilket bidrager til dannelsen af intense og komplekse nordlys. Disse forskelle gør studiet af nordlys på andre planeter til et fascinerende forskningsfelt, hvilket giver os mulighed for bedre at forstå de fysiske processer, der forekommer i solsystemet.
Nordlys på Uranus og Neptun har også karakteristiske træk, på grund af hældningen af deres magnetiske akser og sammensætningen af deres atmosfærer. Disse divergenser i strukturen og dynamikken af disse planeters magnetfelter påvirker formen og adfærden af nordlys, hvilket giver mulighed for at udforske, hvordan disse fænomener ændrer sig i forskellige planetariske miljøer.
Derudover er nordlys blevet opdaget på nogle af Jupiters satellitter, såsom Europa og Ganymedes, hvilket tyder på tilstedeværelsen af komplekse magnetiske processer på disse himmellegemer. Faktisk blev nordlys observeret på Mars af Mars Express-rumfartøjet under observationer foretaget i 2004. Mars mangler et magnetfelt analogt med Jordens, men det har lokale felter, forbundet med dens skorpe, som er ansvarlige for nordlys på denne planet.
Dette fænomen er også for nylig blevet observeret på Solen. Disse nordlys er produceret af elektroner, der accelererer gennem en solplet på overfladen. Der er også tegn på nordlys på andre stjerner. Dette fremhæver auroras betydning ud over vores planet, da de giver vital information om andre himmellegemers magnetfelter og atmosfærer.
Observation af nordlyset
At være vidne til nordlyset er en uforglemmelig oplevelse, selvom det kræver planlægning og tålmodighed. For at forbedre chancerne for at få øje på dem, er det vigtigt at vælge gunstig tid og beliggenhed. Mellem midten af august og april er nætterne længere og mørkere i polarområderne, hvilket øger chancerne for at se dette fænomen. For dem, der er interesserede i emnet, er det nyttigt at gennemgå Information om Kiruna, nordlysbyen.
De bedste regioner til at observere nordlyset omfatter Norge, Island, Finland, Sverige, Canada og Alaska, hvor klar himmel og vejrforhold favoriserer forestillingen. Det er tilrådeligt at kigge efter steder væk fra byer for at undgå lysforurening og nyde bedre syn. Hvis du vil vide mere, så rådfør dig Den spektakulære nordlysstorm i Canada.
Derudover er det afgørende at forberede sig på kulden og bære passende tøj til lave temperaturer. Tålmodighed spiller en vigtig rolle, da nordlys kan dukke op og forsvinde hurtigt. At holde sig orienteret om geomagnetiske aktivitetsprognoser og have et passende kamera hjælper med at fange dette fænomen i al dets pragt.
Klimaforandringerne er dog også begyndt at påvirke nordlysets synlighed. Stigende temperaturer og smeltende polaris kan påvirke tætheden og sammensætningen af atmosfæren, hvilket potentielt ændrer, hvordan nordlyset ses fra Jordens overflade. Ydermere gør stigende lysforurening i byområder det vanskeligt at se dette naturfænomen, hvilket gør det nødvendigt at rejse til fjerntliggende områder for fuldt ud at nyde oplevelsen.
Nordlyset er en påmindelse om majestæten og kompleksiteten i vores univers. Efterhånden som vi udvikler vores forståelse af disse fænomener, åbner der sig en række muligheder for at udforske deres fascinerende skønhed og de fysiske processer bag dem.
