Fagstoff

Nordlysfysikk

Publisert: 30.09.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Nordlyset forekommer oftest og med størst intensitet langs en oval sone som ligger mellom 10 og 30 grader fra jordas magnetpoler. Nordlyset på natten ligger tilnærmet dobbelt så langt fra polene som nordlyset på dagen. Nordlys skyldes kollisjoner mellom energirike partikler fra solvinden og atmosfærens gasser. Når solaktiviteten er høy flytter nordlyset seg nærmere ekvator. Jordas magnetfelt er veiviseren for nordlyspartiklene.

Maksimal nordlysintensitet kan nesten bli like sterkt som månelyset på bakken. Minimum nordlyshøyde er ≈ 90 km, mens maksimum kan være > 500 km. De fleste nattnordlys har maksimum intensitet mellom 100 og 200 km, mens dagnordlyset lyser sterkest mellom 200 og 350 km.

Nordlyset opptrer i mange forskjellige former. Den grønne nordlyslinjen (λ=557,7 nm) dominerer nattnordlyset, mens den røde linjen (λ=630,0 nm) er sterkest i dagnordlyset. I nordlysspektret finnes også de første linjene i Balmer-serien, nemlig Hα (656,3 nm) og Hβ (486,1 nm). De skyldes nedbør av energirike protoner, H+. I helt nye observasjoner fra satellitter er også Hγ og Hδ blitt observert.

Fra studier av nordlys kan vi få viktige informasjoner om aktiviteten på sola og i det interplanetare rommet, samt i jordas nære verdensrom.

Ionosfæren

Ionosfæren er definert som det høydeområdet i jordas atmosfære der konsentrasjonen av frie elektroner (ne) er så stor at den påvirker radiobølger. Vi sier at atmosfæren er ionisert, dvs. den er elektrisk ledende. Det finnes like mange positive ioner i ionosfæren, men på grunn av deres relativt store masse vil de nesten ikke påvirke radiobølgene. Ionosfæren ble oppdaget da man i 1901 observerte at radiobølger kunne forplante seg over store avstander, over 1000 km. Det måtte derfor eksistere et elektrisk ledende lag i den øvre atmosfære som reflekterte bølgene.

Ionosfæren strekker seg fra ca. 50 til 500 km over bakken. Konsentrasjonen av elektronene (ne) varierer fra 107 partikler pr. m3 ved 50 km, til et maksimum på ca. 1012 partikler pr. m3 i høyden mellom 200-300 km.

Ionosfæren dannes ved at energirik elektromagnetisk- og partikkelstråling fra sola og verdensrommet ioniserer luften. Fysiske og kjemiske bindinger i gassmolekylene og atomene brytes lett av høyenergetisk stråling. Frie elektroner og ioner dannes i den øvre atmosfære. Ionosfæreplasmaet er svakt ionisert. Forholdet mellom elektronkonsentrasjonen og tettheten av den ikke-ioniserte luft er ~10-5, selv ved ne maksimum.

Den regulære ionosfæren dannes av ultrafiolett og røntgenstråling fra sola. Den har en karakteristisk daglig variasjon. I polare strøk, dvs. nord for ca. 60°, bidrar energirike elektroner og ioner mye til ionisasjonsprosessen. Det dannes ionosfærelag som er assosiert med nordlys. Også når det gjelder kommunikasjons- og navigasjonssystemer er ionosfæren viktig.