twitter google+ facebook

Jesper Grønne ser lyset: Nordlys

I sommeren 2009 præsenterede vi et antal artikler om lysfænomener, som fotograf Jesper Grønne havde fanget med sin kameralinse. Vi kom vidt omkring og så blandt andet på regnbuer, nordlys og satellitter. Denne artikel fokuserer på nordlys.

I forbindelse med magnetiske forstyrrelser i Jordens omgivelser kan der skabes energirig partikelstråling. Strålingen består primært af elektroner med energier svarende til acceleration gennem spændinger på nogle hundrede til nogle få tusinde volt.

Det mest iøjnefaldende udslag af denne type stråling er nordlys, som typisk forekommer i aktive udbrud flere gange om dagen i nordlyszonerne. Nordlyset opstår, når byger af energirig elektronstråling anslår atmosfærens atomer og molekyler, som bringes til at lyse, og strålingen kan således detekteres ved optiske nordlysobservationer, f.eks. ved fotografering.

Et af Jesper Grønnes fotos fra temaet om lysfænomener. Panorama-foto fra det store nordlys-show over Danmark i januar 2005. Panoramaet er sammensat af syv billeder og viser en billedvinkel på ca. 180 grader, fra vest (venstre) til øst (højre). Foto Jesper Grønne.

Hvor og hvornår forekommer nordlys?

Nordlys forekommer dagligt i de polare områder, for eksempel i Nordskandinavien, Island og Grønland, og ses især i timerne omkring lokal midnat.

I Danmark forekommer nordlys hovedsagelig i forbindelse med kraftig magnetisk aktivitet, 'magnetisk storm'. Sådanne magnetiske storme på Jorden har forbindelse med vulkan-lignende udbrud på Solen. Disse udbrud er mest hyppige i den del af Solens 11-årige periode, hvor der er mange solpletter. I tiden omkring solpletmaksimum kan der være magnetisk storm flere dage hver måned.

Nordlysforekomsten ændrer sig med solvindens intensitet. Ved svag solvind er nordlysene svage og ovalerne er trukket helt op omkring de magnetiske poler. Ved kraftig solvindsintensitet udvides ovalerne og forskydes mod ækvator. Samtidig bliver også nordlysenes intensitet forøget. Denne dobbelte virkning medfører, at man i Danmark næsten udelukkende observerer nordlys ved solplet maksimum, hvor solvindsstyrken er størst.

Første halvdel af 2009 har været en periode med meget lidt aktivitet på Solen og derfor meget langt imellem mulighederne for at se nordlys på vore breddegrader.

Hvordan ser nordlyset ud?

I nordlyszonerne, der er ring-formede områder omkring de magnetiske poler, er nordlysene oftest hvid-grønlige og har form som langstrakte, svagt bølgende gardiner, der hænger fra horisont til horisont, ofte i timevis. Nordlyset ligner herved buer, der udgår fra jorden, går op i stor højde og vender tilbage til jorden (deraf betegnelsen nordlysbue). Undertiden bliver de ellers rolige nordlysbuer aktive og urolige for så at eksplodere i vilde bevægelser og kraftigt lysende farver.

I Danmark forekommer nordlysene som regel ret kortvarigt, når den magnetiske aktivitet topper. Nordlysene her har ofte stærkt rødlige farver og er formede som brede stråler.

Mere om lyset

Nordlyset på nattehimlen har nogle få kraftige karakteristiske farver, der afspejler atmosfærens sammensætning. Det var svenskeren A.J. Ångstrøm, der i 1867 med et simpelt spektrometer først bestemte karakteristiske bølgelængder for de synlige linjer i nordlyset.

De dominerende farver er den gul-grønne linje på 5570 Å (1 Ångstrøm=1/10000000000 m.) og den røde på 6300 Å , som begge kommer fra iltatomers henfald. Desuden de blå-violette linjer på 4709 Å og 4278 Å, der stammer fra ioniserede kvælstofmolekyler. Derudover er der en række intense linjer i både det ultraviolette og det infrarøde område og et antal af svagere linjer.

Mange af de forekommende henfalds-processer er komplicerede foto-kemiske reaktioner, der kun kan foregå i den ekstremt fortyndede luft i mere end ét hundrede kilometers højde. Og sammensætningen af det udsendte lys afspejler den øvre atmosfæres varierende sammensætning og ioniseringsgrad, temperatur og tæthed. Derved bliver farvespillet også afhængigt af de bombarderende partiklers indtrængningsdybder.

Derudover spiller øjets mangel på farvefølsomhed en rolle for den visuelle opfattelse af nordlys. Svagt lys vil opfattes som hvidligt eller lysegråt uanset de egentlige farver, som først kommer frem ved de kraftigste nordlys.

Strålingen, der skaber nordlys, er overvejende elektroner og protoner (brintkerner). Typisk har disse elektrisk ladede partikler energier, der svarer til, at de er blevet accelereret gennem spændinger på mellem nogle hundrede til nogle få tusinde volt. Disse spændinger opstår i grænselagene mellem Jordens magnetfelt og solvinden, strømmen af varm, ioniseret gas fra Solen.

Grænselagene er forbundet til Jordens øvre atmosfære ved de magnetiske feltlinjer, der udgår fra ringformede områder nær de magnetiske poler - den nordlige og sydlige nordlysoval. Med moderne satellitinstrumenter kan man nu i stor højde fotografere hele nordlysovalen i ét billede, og man vil ofte se ovalen som et sammenhængende, lysende område.

Nordlysbåndet den 21. januar 2005 set oppefra. Foto fra det amerikanske forsvars satellitprogram.
De forskellige farver i nordlyset hører til hver deres højde over jordoverfladen, hvilket skyldes lysudsendelse fra forskellige luftarter. Tegning Claus Rye Schierbeck.
Nordlys. Foto Jesper Grønne.

Artiklen er delvist baseret på materiale fra dmi.dk, bogen Lysfænomener i Naturen (Høst og Søn 1998), samt tekster af Jesper Grønne.

Af Niels Hansen, kommunikation@dmi.dk
© DMI, 27. juli 2009.

Tilmeld dig DMI's ugentlige, elektroniske nyhedsbrev
Vejret undervejs på mobil.dmi.dk eller til iPhone eller Android
Følg DMI på Twitter
DMI's -nyheder