Fagstoff

Hva har forskning lært oss om nordlyset?

Publisert: 02.03.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut
Ung kvinne ser på nordlyset

Det var den norske fysikeren Kristian Birkeland (1867-1917) som i 1896 først formulerte en teori om nordlyset. Elektrisk ladde partikler strømmer fra solas overflate med stor fart. Strømmen kan være på flere millioner ampere. Partiklene blir fanget inn av jordas magnetfelt og styrt ned mot polområdene. Partiklene blir bremset i jordas atmosfære. Nordlyset oppstår når partiklene kolliderer med molekylene i atmosfæren.

Kristian Birkeland. Foto. Kristian Birkeland er en av de viktigste norske vitenskapsmenn. Han grunnla blant annet Norsk Hydro, sammen med ingeniøren Samuel Eyde.  

 

 

Simulering. Lenke.Vitenobjekt: Nordlysforskning.  

 

 

Simlering. Lenke.Vitenobjekt: Hvordan oppstår nordlys?  

 

 

Jordas magnetfellt. Illustrasjon.Strålingen som forårsaker nordlyset samles rundt den magnetiske nord- og sydpol.  

Målinger av nordlyset

Den som først foretok nøyaktige målinger av nordlysets høyde, var den norske matematikeren Carl Størmer (1874-1957). Han hadde selv utviklet et velegnet fotoutstyr til målingene. På to steder som var forbundet med telefon, og på et gitt signal, ble samme nordlys fotografert samtidig fra to forskjellige vinkler. Ved hjelp av stjernene i bakgrunnen var det mulig å finne vinklene til nordlyset. Da kunne han konstruere en trekant hvor han kjente grunnlinjen og begge vinklene ved grunnlinjen. Deretter kunne han regne ut høyden i trekanten. Den var også nordlysets høyde. Målingene viste at nordlysene var mellom 90 og 150 km over bakken. De fleste nordlys forekommer i rundt 100 kilometers høyde.

For at nordlys skal dannes, må tre krav være oppfylt:

  • Utstråling av elektrisk ladde partikler fra sola.
    Det sendes hele tida ut en strøm av elektroner, protoner og ioner fra sola. Denne strømmen, som vi kaller solvind, bruker vanligvis fra ett til tre døgn fra sola til jorda.
  • Et magnetfelt rundt jorda.
    Det ligger et magnetfelt rundt hele planeten, som fokuseres rundt de magnetiske polene. Feltet fører til at elektriske ladninger styres mot polene. Derfor er det mye større strålingsintensitet i nord og sør enn det er på resten av planeten. Her er grunnen til at polarlys vanligvis ikke oppstår andre steder enn langt nord (nordlys) og langt sør (sørlys).
  • Partikler i atmosfæren.
    Atomer og molekyler i atmosfæren blir eksitert når de treffes av de elektriske partiklene fra sola. Det vil si at elektronene skyves fra sine elektronskall til skall lenger ute fra atomkjernen. Da får elektronene høyere potensiell energi. Tomrommet som oppstår i elektronskallet, må fylles, og derfor vil elektronet (eller et annet elektron) falle inn igjen. Den potensielle energien blir da avgitt i form av elektromagnetisk stråling – lys. Ulike atomer gir ulike farger på lyset – oksygen gir for eksempel en annen farge enn helium. Dessuten er fargen annerledes hvis et elektron eksiteres to skall utover enn hvis det eksiteres bare ett skall utover. Jo lenger utover elektronet blir eksitert, desto mer energi får det tilført. Denne økte energimengden blir overført til lyset som sendes ut. Dermed blir lyset mer blått (blått har kort bølgelengde og altså mye energi), mens det blir mer rødt hvis elektronet bare eksiteres ett skall utover.

Nordlysovalen

Sørlysovalen. Illustrasjon. Sørlysovalen  Partiklene fra sola blir fanget inn av det jordmagnetiske feltet og styrt mot et ovalformet belte rundt den magnetiske sørpolen (som ligger nord i Canada!) og mot et tilsvarende belte rundt den magnetiske nordpolen som ligger i Antarktis (se bildet). Beltene kalles henholdsvis nordlysovalen og sørlysovalen.

Nordlyset sees oftest langs nordlysovalen som i Norge følger kysten av den nordlige delen av Nordland, Troms og Finnmark. Resten av ovalen fortsetter langs kalde og øde områder som Sibir, Alaska, de nordlige delene av Canada og Grønland, eller over store havområder.

Vi ser nordlys når det er mørkt, og derfor hyppigst under mørketiden i nord. Når solaktiviteten er høy, kan vi også se nordlys i Osloområdet, og av og til sørover mot Europa.

Relatert innhold