Fagstoff

Nordlysets fordeling i rom og tid

Publisert: 30.09.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Mer eller mindre samtidig som nordlyset oppstår på den nordlige halvkule opptrer det samme fenomenet, sydlys, på den sørlige halvkule. Endatil de samme formene er observert samtidig i sør og nord, så like at de nærmest er speilbilder av hverandre. Se illustrasjon. Fellesbetegnelsen for nordlys og sydlys er polarlys.

Symmetri i polarlysetSymmetri i polarlyset

Nesten identiske nordlysformer kan forekomme samtidig på den nordlige- og sørlige halvkule. Disse to nordlysbildene er tatt samtidig fra to fly, ett over Alaska, mens det andre var syd for New Zealand. Flyene var samtidig på tilnærmet samme magnetfeltlinje. Pga. at sollyset og været er så forskjellig i nord og sør, er slike observasjoner som illustrert i denne figuren, meget begrenset.

 

 

Polarlyset opptrer hyppigst og med størst intensitet i områdene rundt de magnetiske poler. Det er særlig hyppig i to ringformede soner; nordlys- og sydlyssonen, som ligger i middel omkring 23° eller ∼2500 km fra jordas magnetpoler. Sonene representerer det statistiske bildet basert på middelverdiene av et meget stort antall visuelle observasjoner. Polarlyssonene er ca. 500 – 1000 km brede, avhengig av aktiviteten på sola, og de ligger symmetrisk om magnetpolene.

Fordi vi hovedsakelig vil diskutere dette himmellyset sett fra Norge, vil vi i det følgende omtale fenomenet som nordlys, selv om det noen steder ville vært mer korrekt å bruke begrepet polarlys.

Fordi nordlyset skyldes vekselvirkning mellom magnetfeltet og ladde partikler fra solvinden, er nordlyset magnetisk orientert. Nordlys produseres også på jordas dagside, dvs. på den siden som vender mot sola. Men i en solbelyst atmosfære er det praktisk talt umulig å observere dette nordlyset fra bakken. Midtvinters, nord for polarsirkelen, lar det seg imidlertid gjøre når sola er under horisonten om dagen. Avstanden mellom nordlysringen og magnetpolen er mye mindre på dagsiden enn på nattsiden. Nordlysets fordeling som funksjon av rom og tid er illustrert i figurene på denne siden. Figurene viser at nordlyset observeres med størst intensitet langs en oval sone rundt magnetpolen, som kalles nordlysovalen.

Nordlysovalens beliggenhetNordlysovalens beliggenhet

Nordlysovalens beliggenhet relativt til Nord-Skandinavia og Svalbard (NÅ= Ny-Ålesund, T = Tromsø og K = Kiruna) på forskjellige tider av døgnet. Den magnetiske nordpol er markert med +.

 

Nordlysovalens formNordlysovalens formEn mer korrekt framstilling av formen og bredden på nordlysovalen som funksjon av lokal tid for middels sterk magnetisk aktivitet. Ovalens beliggenhet relativ til Tromsø og Oslo er også indikert.

 

NordlysovalenNordlysovalenNordlysovalen fotografert i UV-lys fra satellitten Dynamic Explorer med magnetisk tid og Svalbards plassering tegnet inn i blått. (Figur: NASA/Alv Egeland)

 

Nordlysfarger som funksjon av høydeNordlysfarger som funksjon av høyde

Nordlysets beliggenhetNordlysets beliggenhetNordlysets beliggenhet i relasjon til Skandinavia under rolige magnetiske forhold sees i det venstre bildet. Det er tatt fra en satellitt i ca. 800 km høyde. Til høyre er et tilsvarende bilde på en forstyrret/urolig natt. Nordlyset når da ned mot Trøndelag.

Som det framgår av figurene, er nordlysovalen ca. dobbelt så bred og sentrum er to ganger så langt fra polen ved magnetisk midnatt som ved magnetisk middag; henholdsvis ca. 23° og 12° fra polen. Videre viser figurene at den nattlige nordlysovalen går langs kysten av Troms og Finnmark. Her kan man observere nordlys de fleste klare netter i vinterhalvåret. På vår side av jorda ligger dagsiden av ovalen over Svalbard.

Fra raketter og spesielt satellitter, observeres nordlyset også i den ultrafiolette (UV) delen av spektret. UV-strålingen absorberes i atmosfæren, og nordlyset i UV-området kan derfor ikke registreres fra bakken, men fra kan sees fra satellitter og raketter utenfor atmosfæren. Nordlys kan også observeres indirekte om dagen via observasjoner av nordlyspartikler, samt ved magnetiske forstyrrelser på bakken som skyldes elektriske strømmer i nordlysområdet og ved bruk av radiobølger.

For at man skal kunne observere dagnordlys fra bakken må man være ca. 15° fra magnetpolen, samt ha sola minimum 10° under horisonten nær magnetisk middag.

Svalbards beliggenhet er gunstig for optiske studier av dagnordlys. Systematiske undersøkelser av dagnordlyset over Svalbard begynte først omkring 1980. Siden da og spesielt etter 1990 er infrastrukturen for nordlysstudier fra Svalbard bygd betydelig ut.

På grunn av solvindens vekselvirkning med jordas magnetfelt oppstår en kløft i magnetfeltet på dagsiden av jorda, omtrent 12 ± 3° fra de geomagnetiske polene. For solvinden representerer disse polarkløftene på den nordlige og sydlige halvkule direkte kanaler fra det interplanetare rommet til den polare atmosfære. Polarkløftene er derfor unike “kikkehull” mot det store verdensrom og sola. Dagnordlyset er et resultat av partikkelnedbøren i kløftene.

På den nordlige halvkule ligger dagsiden av nordlysovalen over Svalbard og Frans Josefs Land ved magnetisk middag nær 0830 UT ±2 timer og når sola er mer enn  under horisonten. Dette inntrer i to måneder rundt vintersolverv. Landfaste stasjoner for visuelle observasjon av dagnordlyset på den nordlige halvkule, må legges enten til Svalbard eller til Frans Josefs land. Derfor har Svalbard – pga. sin beliggenhet og infrastruktur, en unik beliggenhet for studier av nordlys og andre forstyrrelser i de polare kløftene.

Forekomsten og intensiteten av nordlys er nær forbundet med forstyrrelser i jordas magnetfelt, og aktiviteten på sola. Også under uforstyrrede forhold vil det være nordlys, men nordlyset kan da være så svakt at vi ofte ikke kan se det med bare øyet. Nordlyset ligger da nærmere polene, henholdsvis ca. 20° om natten og ca. 10° om dagen. Etter hvert som solaktiviteten øker, øker intensiteten av lyset og ovalen blir bredere. Ovalen utvider seg både mot polen og spesielt mye mot ekvator når aktiviteten på sola øker.

På den sørlige halvkule ligger polarkløften over det antarktiske kontinent. Klimaet og avstandene vanskeliggjør kontinuerlige observasjoner i Antarktis.

I samband med de aller største forstyrrelser på sola, som i gjennomsnitt forekommer 2–10 ganger per år, kan nordlyset ligge mer enn 30–40° fra magnetpolene. Hvordan nordlysovalen flytter seg og blir bredere som funksjon av magnetisk aktivitet, er illustrert i figuren under. I gjennomsnitt kan vi se nordlys over Oslo-området (langt borte fra bylyset) hver 10. stjerneklare vinternatt, mens det kan gå mange år mellom hver gang nordlyset viser seg i Sør-Europa ( > 50° fra polen).

 

HalvverdibreddenHalvverdibredden

Halvverdibredden (dvs. det området hvor nordlyset forekommer 50 % av tiden eller mer) og beliggenheten av nordlysovalen nær magnetisk midnatt som funksjon av lokal magnetisk aktivitet. Bare om den magnetiske indeksen når 7 eller mer, kan vi forvente å se nordlys i senit over Oslo.

Nordlys opptrer også i de sentrale polarområdene, innenfor ovalene. Men lyset er der vanligvis mye svakere enn i ovalene, og spekteret er forskjellig. Dette polarnordlyset har kort varighet, og det opptrer hyppigst under rolige magnetiske forhold. Polarnordlyset er antikorrelert med den magnetiske aktivitet, i motsetning til hva vi har i ovalen. Fortsatt er egenskapene til dagnordlyset og lyset i den sentrale polarkalotten ikke detaljert kartlagt, men våre kunnskaper har øket betydelig siden 1980.

Sol-jord-orienterte buer er en vanlig nordlysform i polarområdene. Disse opptrer bare under spesielle forhold på sola, nemlig når IMF BZ > 0. Dette er normale betingelser for rolige magnetiske forhold. De sol-jord-orienterte buene kan brukes som “naturens egen klokke”, fordi de viser retningen til sola. Skyformede nordlys (patches) opptrer ofte på polsiden av ovalen for IMF BZ < 0. Kilden til patches er fortsatt ikke klarlagt.