Sarepta
Om Sarepta blank blank blank Søk blank blank blank English blank
Sarepta
strek
Vårt strålende univers
strek
strek
Sola
strek
strek
Sola og solsystemet
strek
Tidlig kunnskap om sola
strek
Solas struktur
strek
Solas ytre lag
strek
Solaktivitet
strek
Nordlysets mystikk
strek
strek
Oppgaver
strek
Lenker
strek
Solformørkelser
strek
Solas utvikling
strek
Moderne ferder
strek
SOHO overvåker sola
strek
Solsatellitten Hinode
strek
strek
Vår naboplanet Venus
strek
strek
Utforsk planeten Mars
strek
strek
I bane rundt Saturn
strek
strek
Satellitter i bane
strek
strek
Romsonder og bemannede romfartøy
strek
strek
Jorda sett fra satellitt
strek
strek
Satellitter overvåker jorda
strek
strek
Jordobservasjon og GIS
strek
strek
Spinn-off
strek
strek
blank blank blank blank blank
strek
Satellittbilder
strek
strek
strek
Lenkebibliotek
strek
strek
Ordliste
strek
strek
Programvare
strek
strek
Læreplaner
strek
strek
Konkurranser
strek
strek
Prosjekter, aktiviteter
strek
strek
Nyhetsnotiser
strek
strek
blank
Ordliste Nynorsk
Jordas atmosfære, nordlysfarger og former
Nordlys kan oppstå når solvindpartikler kolliderer med atomer og molekyler i atmosfæren. Ved kollisjonen kan noe av den kinetiske energien (bevegelsesenergien) fra solvindpartikkelen overføres til atomet/molekylet i form av indre energi i elektronskyen rundt atomet/molekylet. Når atomet/molekylet har fått en slik økning i den indre energien sier vi at det har eksitert, eller at det har gått til en høyere energitilstand. Den økte energitilstanden vil ikke vedvare, atomet/molekylet vil gå tilbake til den lavere energitilstanden igjen og når det skjer sender det ut lys. Når dette skjer med tilstrekkelig mange atomer og molekyler får vi synlig nordlys.
 
Atmosfæren inneholder en rekke gasser hvorav nitrogen og oksygen tilsammen utgjør 99%. Høyt oppe i atmosfæren vil en del gassmolekyler (O2 og N2) spaltes, og vi får frie atomer (O og N). Noen av atomene og molekylene er ionisert (de har mistet et elektron). Det er altså hovedsakelig en blandingen av atomer, molekyler og ioner av nitrogen og oksygen som solvinden kan eksitere og dermed gi nordlys. Under overskriften "Nordlysfarger" lenger ned på siden er det en figur som viser hvilke farger vi får fra de ulike atomene, molekylene og ionene.

Høydeområdet hvor flest atomer og molekyler spaltes til ioner kalles ionosfæren. Ionosfæren er definert som det høydeområdet i jordas atmosfære der konsentrasjonen av frie elektroner er så stor at de påvirker radiobølger. Denne delen av atmosfæren strekker seg fra ca. 50 til 500 km over bakken. Nordlyset er som regel sterkest i høydeområdet mellom 100 og 150 km, men det kan strekke seg ned til ca. 85 km og helt opp til 500 km.
 
Former og struktur i nordlyset
Nordlysformer.
Nordlysformer.
Ved å studere noen store nordlysutbrudd vil det kunne forekomme et stort antall forskjellige former. Figuren til høyre illustrerer noen karakteristiske nordlysformer. Klikk på illustrasjonen for å få en større versjon.

Et nærmere studium viser at en kan forklare observasjonene med noen få elementære former og strukturer som varierer i rom og tid. Det er viktig å være oppmerksom på at en nordlysform, parallell med jordas magnetfelt, vil se forskjellig ut om en er på pol- eller ekvatorsiden av ovalen. Følgende former er karakteristiske og forekommer hyppig:

Buer og bånd
Rolige former. Nordlyset kan strekke seg i lange (mer enn 1000 km) buer eller bånd. Disse har en retning som er vinkelrett på de magnetiske feltlinjene. De kan være enkle eller sammensatt av flere, opptil fem, seks parallelle former samtidig. Deres horisontale bredde kan variere fra noen hundre meter til noen titalls km. Deres synlige vertikale utstrekning er også noen få titalls kilometer. Forskjellen mellom buer og bånd fremgår av figuren over. Som figuren viser, er buene meget regelmessig i form, mens båndene kan ha store strukturer. Under rolige forhold på solen, er både buene og båndene diffuse i form.
 
Nordlys sett fra en romferge, ca. 350 km over bakken.
Nordlys sett fra en romferge, ca. 350 km over bakken.
Aktivt nordlys med strålestruktur
Nordlyset kan være splittet opp i lange, tynne stråler, som ligger langs de magnetiske feltlinjene. Lengden av strålene kan variere fra noen titalls til flere hundre kilometer. Nordlysstrålene kan opptre som egen form, de kan danne kroner/koronaer eller draperier, eller de kan gå gjennom buer og bånd; dvs. vi har buer og bånd med strålestruktur.

Diffuse flekker og flater
Andre typiske former er diffuse, skylignende flater, vanligvis av gråliggrønn farge. Disse flatene dekker ofte flere hundre kvadratkilometer og opptrer mest på morgensiden (4-8 timer etter magnetisk midnatt). Fordi det er lite struktur i disse formene er de ofte vanskelige å se med det blotte øyet.

Spiralstrukturer
Spesielt ved store nordlysutbrudd forekommer ofte mange forskjellige geometriske former, som f. eks. store spiralstrukturer. Typiske dimensjoner kan være fra 10 - 100 km. De er spunnet opp i bestemte retninger. Et eksempel, tatt fra en av romfergene, sees i bildet til høyre. Små spiralstrukturer i nordlyset som roterer hurtig rundt, kalles krøller ("curles").

Skal man studere de svake, små strukturene i lyset og deres variasjoner, må man ha spesiallagede tv-kameraer som tar flere bilder av nordlyset pr sekund. Det er snakk om strukturer i nordlyset som har dimensjoner mindre enn 100 m, og nordlysintensiteter langt under øyets terskelverdi, det svakeste lys som øyet kan oppfatte, samt nordlysets hurtige bevegelser. Slike opptak viser ofte små strukturer med varighet mellom 0,2 og 10 sekund. De tynneste strålene observert i nordlyset, har dimensjoner mindre enn 100 m.
 
Aktive og rolige nordlysformer
Homogene buer og bånd, diffuse flekker og flater omtales som rolige nordlysformer, mens stråler, kroner og draperier, buer og bånd med strålestruktur og spiraler er eksempler på aktive nordlysformer hvor intense og hurtige variasjoner er vanlig.
De aktive nordlysformene opptrer når aktiviteten på sola er høy, mens rolige, homogene former er typiske for perioder med lav solaktivitet.
 
Nordlysfarger
Klikk på illustrasjonen for større versjon.
Klikk på illustrasjonen for større versjon.
Nordlyset kan ha en rekke farger fra rødt via gult og grønt til blått og fiolett. Figuren til høyre viser sollyset sammenlignet med fargene i nordlyset. Sollyset ser hvitt ut, men lar vi det gå gjennom et glassprisme, ser vi at det består av alle regnbuens farger. Nordlyset har ikke det fargespekteret, men begrenser seg til de spesielle bølgelengdene som sendes ut fra atomene og molekylene høyt opp i atmosfæren.

Den sterkeste nordlysfargen kommer fra oksygenatomet og har bølgelengde 557,7 nm (1nm er 10-9 meter).
 
Dette gir den den karakteristiske gul-grønne fargen i nordlyset.
Røde farger ved 630 og 636,4 nm kommer også fra oksygenatomene, mens andre nyanser av rødt stammer fra nitrogenmolekyler (N2).

Den blåfiolette fargen, som ofte sees i underkant av nordlyset, kommer hovedsakelig fra ionisert nitrogen (N2+).

Det sterkeste blåfiolette lyset har bølgelengdene 391,4 og 427,8 nm.
Nordlyset har forskjellige farger i ulike høyder. Det sterke, grønne lyset finnes mellom 120 og 180 km. Over dette finnes det røde nordlyset, mens det blå og fiolette nordlyset hovedsakelig opptrer under 120 km. Blodrødt nordlys forekommer mellom 90 og 100 km over bakken når det er "uvær" på sola. En hel rød nordlyshimmel opptrer noen få ganger på lave breddegrader.
 
Nordlysets høyde
Neppe noe annet ved nordlyset er blitt mer inngående studert og diskutert enn dets høyde. Fra ca. 1700-tallet til begynnelsen av vårt århundre var dette et kontroversielt spørsmål. Noen mente at middelhøyden for nordlys var omkring 1000 km, mens andre påstod at nordlyset kom helt ned til jordoverflaten.

Professor Carl Størmer bestemte høyden av nordlysene (basert på samtidige, parallaktiske fotografier av nordlyset fra to eller flere stasjoner) i tidsrommet 1910-40, - se figuren til høyre.
Størmer innførte den fotografiske teknikk i nordlysstudiet. Sammen med sin medarbeider O. A. Krogness bygde han de første nordlyskameraene som hadde nok følsomhet til å ta gode bilder av nordlys med en eksponeringstid på noen få sekunder. Størmers metode tillot i prinsipp en rekonstruksjon av hver enkelt nordlysform. Høyden for maksimal intensitet; samt nordlysets underkant og overkant ble regnet ut. Nordlysets høyde varierer mye med form, tid og geografisk bredde. Derfor var en kontinuerlig overvåking over flere solflekkperioder nødvendig.

Figuren over viser Størmers trianguleringsmetode. To observatører med kjent innbyrdes avstand, d, måler samtidig retningen til et bestemt punkt i et nordlys. Vanligvis ser man samme stjernebilde i begge fotografiene. Da er det lett å regne ut høyden ved å benytte formelen i figuren. En må ta hensyn til at jordas overflate er krum. Hovedproblemet var å sikre at begge observatører måler på samme punkt i nordlyset til nøyaktig samme tid. Dette ble løst ved hjelp av telefonforbindelse.
 
De aller fleste nordlys har maksimal intensitet i høydeintervallet 100-150 km. Nordlys kan helt unntakelsesvis nå ned til omkring 85 km, mens det relativt ofte forekommer mellom 200-300 km. En sjelden gang strekker nordlysstråler seg mot 500 km. Middelhøyden av dagnordlys er godt over 200 km, mens de fleste nordlys innenfor polarkalottområdet har høyder over 150 km.

Bare ved bruk av instrumenterte raketter som flyr gjennom nordlyset er det mulig å få en nøyaktig høydeprofil av nordlysformene. Mange slike observasjoner av nattnordlys er utført siden 1960, mens praktisk talt ingen lignende registreringer er utført av dag- og polarkalottnordlys.
Illustrasjonen viser høydefordelingen av ulike nordlysformer bestemt fra rakettobservasjoner.
 
Bildet er tatt over Tromsø av Steinar Berger.
Bildet er tatt over Tromsø av Steinar Berger.
Formene og fargene er ikke konstante; nordlyset er i stadig bevegelse med skiftninger også i intensitet. Når nordlyset lyser opp eller slokner med sekunders mellomrom, kalles det nordlysutbrudd.

Ved et nordlysutbrudd kan en iaktta de mest fantastiske former og strukturer. Nordlyset kan være splittet opp i lange, tynne stråler som kan opptre som en egen form, eller de kan stå sammen og danne kroner og draperier. Homogene buer og bånd, samt diffuse flekker og flater klassifiseres som rolige former. Stråler, kroner, draperier og buer og bånd med strålestruktur er aktive former med mye dynamikk.

For video-opptak og bilder av de forskjellige nordlysformene, gå til nettstedet "Nordlys, naturens eget fyrverkeri".
Tips noen om denne siden Utskriftsversjon av denne siden
 
Dette temaet inneholder også:
Historikk og beskrivelse
Historie, folketro og mystikk
Sol- og nordlysobservasjoner
Nordlysfotografering
Forskning
Nordlys og sydlys er forskjellige
Betydningen av retningen til magnetfeltet i solvinden
ACE-satellitten måler solvinden
Magnetometermålinger og nordlys
All-sky -kamera
Beregning av tidsforsinkelse fra ACE:eksempel fra 25.10.2007.
Solvind og jordas magnetfelt, fordypning
blank blank
blank
blank blank blank blank blank blank
Sarepta er en tjeneste fra Nasjonalt senter for romrelatert opplæring, www.narom.no
i samarbeid med Norsk Romsenter, www.romsenter.no.
Kontakt Sarepta
blank