Noen ganger vil disse partiklene, som er mindre enn et atom, ha nok energi til å trenge seg ned til ionosfæren (navnet på den delen av jordens atmosfære som kan lede strøm).

I dette høydeområdet, som er mellom ca 80 og 500 km over jordoverflaten, vil protonene og elektronene kunne kollidere med jordens nøytralpartikler. Atmosfærepartiklene vil da bli varmet opp, og denne overskuddsenergien sender de så ut som flott nordlys på himmelen!

Å studere formen og strukturen til nordlyset er både fascinerende og utfordrende. Vi forstår stadig mer av dette imponerende naturfenomenet, som gjennom historien har satt sitt preg på ulike kulturer på forskjellig vis. Eksempelvis har den samiske befolkningen oppfattet nordlyset som nærværet av døde sjeler, mens vikingene knyttet nordlysets danserinne til Gud selv!

Nordlysets motor: Solen

I lang tid har menneskene prøvd å gi en forklaring på fenomenet nordlys. Med utviklingen innen romteknologi er vi blitt i stand til å observere nordlys fra verdensrommet, noe som har økt vår kunnskap og kompetanse innen dette forskningsfeltet.

For at de speilende partiklene vi forklarte om innledningsvis skal få nok energi til å trenge ned i såkalte «nordlyshøyder» (100-400 km over jordoverflaten), må de først bli akselererte. Driveren til en slik prosess er vår nærmeste stjerne, solen.

Solen er energi og den gir energi, og fra solen flyter det hele tiden en kontinuerlig strøm av ladete partikler (protoner og elektroner) vi kaller for solvinden. Når denne solvinden nærmer seg jordens nabolag, vil den etter hvert møte en usynlig vegg som omgir et område vi kaller for jordens magnetosfære.

Jordens magnetosfære er formet av jordens magnetfelt og fungerer som et skjold, som i praksis nekter ladete partikler fra solvinden i å rive i stykker jordens atmosfære.

Effekten av solvinden på jordens magnetosfære

Solvinden bærer med seg solens magnetfelt, og etter at solvinden har forlatt moderstjernen brukes begrepet «interplanetært magnetfelt». Alle magnetfelt har en retning, og hvis solvindens interplanetære magnetfelt er rettet i samme retning som jordens magnetfeltretning, vil det magnetiske skjoldet rundt jorden være på sitt sterkeste.

Men hvis de to magnetfeltretningene peker motsatt vei (er antiparallelle), er det som om vi låser opp jordens magnetfelt og slipper noen solvindpartikler inn. Denne prosessen kaller vi for magnetisk rekonneksjon, og når denne skjer vil noen av solvindpartiklene klare å komme seg ned mot jordens atmosfære på den delen av planeten vår hvor det er dag.

Disse solvindpartiklene vil vanligvis ikke være så energirike, og dermed vil de ikke klare å komme lenger ned enn ca 300-400 km før de kolliderer med atmosfæren og det blir dannet rødt (som oftest) nordlys. Dette dagnordlyset kan kun sees på steder og tidspunkt på året hvor det er mørke om dagen, eksempelvis Svalbard om vinteren.

I forbindelse med en magnetisk rekonneksjon vil også magnetisk energi omgjøres til kinetisk energi, og resultatet blir at speilende partikler på jordens nattside vil akselereres ned mot jordens atmosfære.

Akselerasjonen vil føre til at de klarer å komme seg mye lenger ned mot jordoverflaten (typisk 100-150 km) enn hva tilfellet er på dagsiden, og dermed varmer de ladete partiklene opp den delen av jordens atmosfære som typisk produserer det gulgrønne nordlyset vi noen ganger kan oppleve på den mørke nattehimmelen.

Nordlysets farger

Som beskrevet i avsnittene over er vanligvis nordlyset på dagsiden rødt, mens det på nattesiden pleier å være gulgrønt. Grunnen til dette er at de ladete partiklene som forårsaker nordlyset om dagen (300-400 km) og natten (100-150 km) opererer i ulike høydeområder, hvor det befinner seg forskjellige atmosfæriske bestanddeler. Kort fortalt kan man si at fargen på nordlyset er et fingeravtrykk av de grunnstoffene som er blitt varmet opp i den aktuelle høyden.

Hvor finner vi Nordlys?

Hovedingrediensene for å produsere nordlys er ladete partikler (solvind), en atmosfære og et magnetfelt. Så nordlys forekommer ikke bare på jorden, men også på de planetene i solsystemet vårt som oppfyller disse betingelsene. Utenom jorden er Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun kjent for sitt flotte nordlys, så vel som en av Jupiters måner, Ganymede.

Et bra sted å oppleve nordlysfenomenet på i Norge er Tromsø, så vel som Svalbard. Men merk at selv om det omtrent hver natt er nordlys ett eller flere steder, så er vi avhengig av mørke og skyfri himmel for å oppleve nordlyset danse over hodene våre. Nå som mørketiden er rett rundt hjørnet, er tiden optimal for å reise nordover og nyte de fantastiske nordlysfargene pryde himmelen.

Å forstå nordlys

Selv om vi fremdeles har mye å lære når det gjelder å forstå de raske variasjonene som kan gi seg til kjenne i nordlysets fremtoning, kan vi like fullt beskrive nordlyset med enkle konsepter som er knyttet til grunnleggende fysiske prosesser.

(Teksten er tidligere publisert i engelsk versjon på sciencenorway.no og er oversatt til norsk ved Arve Aksnes)

LES OGSÅ:

Slik oppstår nordlyset

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap