Fagstoff

Karakteristiske egenskaper ved dagnordlys

Publisert: 30.09.2010, Oppdatert: 04.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

I romalderen ble det klart at nordlyset ikke er begrenset til nattsiden av jorda, men også forekommer om dagen. Det var ikke kjent før fordi dagnordlyset er svakt i den synlige delen av spekteret. Det røde nordlyset med bølgelengde 630 nm, som dominerer, kan bare sees når sola står mange grader under horisonten.

Den røde stiplede sirkelen er området hvor man ved høyest sansynlighet har dagnordlys. Det hvite området angir hvor det er helt mørkt på himmelen i desember og januar. Som man kan se av figuren ligger Svalbard ideelt til for studier av dagnordlyset.Den røde stiplede sirkelen er området hvor man ved høyest sansynlighet har dagnordlys. Det hvite området angir hvor det er helt mørkt på himmelen i desember og januar. Som man kan se av figuren ligger Svalbard ideelt til for studier av dagnordlyset.
Forfatter: Narom

 

 

 

Skal vi observere dagnordlys fra bakken, må vi være 10-15° fra magnetpolen. I tillegg må sola være minimum 10° under horisonten. På den nordlige halvkule er det bare mulig å observere dagnordlys fra Svalbard og Frans Josefs Land fra landfaste stasjoner. Alle faktorer tatt i betraktning gjør at Svalbard har en helt unik beliggenhet for studier av dagnordlys.

Systematiske undersøkelser av dagnordlyset fra Svalbard begynte først omkring 1980. Observasjonsprogrammet er blitt betydelig utvidet, og omfatter i dag Norsk Polarinstitutts forskningsstasjon i Ny-Ålesund, Nordlysstasjonen nær Longyearbyen, den polske forskningsstasjonen i Hornsund og de magnetiske stasjonene på Bjørnøya, Hopen og Jan Mayen. Norske forskere sammen med grupper av utenlandske kollegaer fører an i denne forskningen.

Optiske målinger av dagnordlyset pågår hvert år i perioden november-februar. De sentrale observasjonene foregår med ulike optiske instrumenter, som spesialbygde nordlyskameraer med 180 graders synsfelt, og meget følsomme lysmålere, fotometre, med forskjellige interferensfiltre som skanner himmelen i det magnetiske meridianplanet. I tillegg måles fargene i lyset med spektrometre.

Høydeprofiler av nordlysHøydeprofiler av nordlysSammenligning av høydefordelingen av noen typiske nordlysemisjoner i dag- og nattnordlys. Generelt kan vi slå fast at dagnordlysene forekommer høyere oppe i atmosfæren enn nattnordlysene, og høydeforskjellen er ca. 100 – 150 km. Det røde lyset ved 630 nm er mye sterkere i dagnordlyset enn i nattnordlyset.

 

Dagnordlyset ble først observert fra satellitter og raketter i den ultrafiolette (UV) delen av spekteret. UV-strålingen fra nordlyset absorberes i atmosfæren og kan ikke registreres fra bakken, men fra raketter og satellitter. Nordlysbeltet om dagen dekker en smalere sone enn om natten. Ofte har det en utstrekning i nord-syd-retning på mindre enn 100 km. Middelhøyden av det røde dagnordlyset er mellom 200 og 400 km, dvs. ca.2 ganger høyere enn hva som er typisk for nattnordlys (se figuren). Tabellen under oppsummerer noen karakteristiske egenskaper ved dagnordlyset.

Karakteristiske størrelser i dag- og nattnordlysTabell - Dag- og nattnordlysOksygenatomene, som gir den røde linjen, kan være eksistert i ≈100 sekunder før fotoner sendes ut. På den tiden kan de eksiterte atomene bevege seg langt bort fra det stedet hvor de ble dannet ved kollisjon med nordlyspartiklene. Det røde lyset ved 630 nm spres derfor utover et større område og er mer diffust.

Den grønne linjen har en levetid opp til 0,7 s. Det eksiterte atomet som sender ut grønt nordlys kan ikke bevege seg langt på 0,7 s før fotonet må sendes ut. Det grønne lyser danner derfor relative skarpe former.

Eksiterte atomer som har en levetid på mer enn 0,01 s, kan kollidere med andre partikler i atmosfæren før fotoner sendes ut. Jo lengre levetid et eksitert atom har, desto større er muligheten for at det skal kollidere. Dermed mister de evnen som lyskilde. I de høydeområder hvor tettheten i atmosfæren er stor, normalt under ca. 150 til 200 km, er kollisjonsfrekvensen høy. Derfor er det røde nordlyset fra oksygen svakere enn det grønne ved lavere høyder enn 200 km.

Bevegelsene i nordlyset og andre globale trekk i lyset synes å være styrt av spesielle betingelser i solvinden. Målinger fra Svalbard, kombinert med samtidige og identiske målinger langs nordlysovalen, samt satellitt og rakett observasjoner, er viktige for undersøkelser av slike sammenhenger. Samtidige observasjoner fra flere stasjoner langs og på tvers av nordlysovalen er målet. Endringer i ovalens posisjon og utstrekning kan dermed registreres.

Nordlysets spektralfordeling gir informasjon om sammensetningen av luften i nordlyshøydene. For eksempel er forholdet mellom intensitetene av den røde nordlyslinjen ved 630 nm og det blå bånd fra nitrogen ved 427,8 nm avhengig av konsentrasjonsforholdet av atomært oksygen og molekylært nitrogen der lysutsendelsen skjer. Dette konsentrasjonsforholdet gjenspeiler seg i en karakteristisk forskjell i dag- og nattnordlysspektrene.

 

DagnordlyskildeDagnordlyskildeKildeområdet til dagnordlyset er hovedsakelig polarkløftene.