Nordlys
Ukategorisert: Denne modulen har ingen linker tilbake til boken den hører til. Den bør gjøres til en underside av boken den tilhører.
Hvordan oppstår nordlys? Nordlys som opptrer en stjerneklar vinternatt er et fasinerende skue. Med raske skiftninger i styrke, form og farger brer nordlyset seg over himmelen. Nordlys er et fenomen som opptrer i Nord-Norge, Nord-Russland (Sibir), Alaska, Grønland og Nord-Canada. Men hvordan oppstår egentlig nordlys og hvorfor har Norge alltid vært et sentralt land i forhold til nordlysforskningen?
Nordlys oppstår når ladde partikler fra sola kolliderer med atomer og molekyler i jordas atmosfære. Det er tre ting som er nødvendig for at nordlys skal oppstå:
Sola sender ut en solvind som består av elektrisk ladde partikler Jordas magnetfelt styrer partiklene i solvinden mot jordas polområder Jordas atmosfære består av atomer og molekyler som eksiterer og sender ut lysglimt når de blir truffet av solvinden
Nordlys over Finnmark.
Eksitering av atomer og molekyler gir nordlys. Atmosfæren inneholder en rekke gasser hvorav nitrogen og oksygen tilsammen utgjør 99 %. Høyt oppe i atmosfæren vil gassmolekylene (O2 og N2) spaltes, og det blir frie atomer (O og N). Noen atomer er ionisert (et elektron er sparket helt ut). Det gir positive ioner av nitrogen og oksygen. Det er hovedsakelig denne blandingen av atomer, molekyler og ioner av nitrogen og oksygen som solvinden kan eksitere og som gir nordlys.
Nordlyset tennes når solvindpartiklene treffer atomer og molekyler i atmosfæren (merket M). Solvindpartiklenes energi avgis i støtprosesser som gir eksiterte atomer og molekyler, M*, samt ioner og frie elektroner, M+ + e-. De eksiterte atomene og molekylene, M*, sender ut overskuddsenergien sin i form av lys. Det er dette som er nordlys. Vi kan skrive prosessen slik:
Solvindpartikler + 2 M → M* + M+ + e -
Fil:NASA Aurora.jpg Nordlys sett fra verdensrommet. Foto: NASA
Birkeland, Størmer og Vegard - våre første store nordlysforskere
redigerDen norske forskeren Kristian Birkeland la fram den første teorien for hvordan nordlys oppstår i 1896. Teorien gikk ut på at elektriske partikler fra sola fanges opp av jordas magnetfelt og styres mot atmosfæren i polområdene. For å bevise teorien gjennomførte han det berømte Terella-eksperimentet, hvor han lagde kunstig nordlys. Forsøket vakte begeistring i hele det naturvitenskaplige forskningsmiljøet. I 1899 fikk kan opprettet et nordlysobservatorium på Halddetoppen og en bistasjon på Talviktoppen ved Alta. Birkeland gjennomførte flere nordlysekspedisjoner til polområdene for å måle jordmagnetfeltet og finne ut hvordan forstyrrelsene i feltet er knyttet til nordlyset.
Birkelands terrellaeksperiment. Birkeland (til venstre) er avbildet sammen med sin assistent K. Devik.
Birkeland la fundamentet for et riktig forskningsmiljø på nordlys i Norge. Carl Størmer var Birkelands assistent og er mest kjent fordi han tok bilder av nordlyset og kartla nordlysets høyde. Carl Størmer og O. A. Krognes bygde det første kameraet som var egnet til å ta bilder av nordlyset. Over en tidsperiode på 40 år, tok Størmer og hans medarbeidere mer enn 100 000 bilder av nordlys. Nordlysets høyde var et av de store spørsmålene fram til den 19. århundre. Størmer bestemte høyden til nordlyset ved å ta bilder av nordlyset fra flere geografiske punkter på samme tidspunkt. Hans målinger er ennå grunnlag for vår kunnskap om høyden til nordlyset. De fleste nordlys opptrer mellom 90 og 150 km over bakken.
Etter flere år med målinger kartlag Lars Vegard 40 ulike nordlysfarger og bidro sterkt til vår forståelse av sammensetningen av nordlysspekteret. Vegards viktigste oppdagelse var proton-nordlyset. I 1939 oppdaget han nordlys med bølgelengdene 486,1 nm og 656,3 nm. Kilden til dette nordlyset er hydrogenatomer. Ettersom det er veldig lite hydrogen i den høyden nordlyset opptrer, må protonene komme fra solvinden. Vegard beviste dermed at nordlys skyldes kollisjoner mellom solvindpartikler og gasser i atmosfæren.
I dag er Andøya Rakettskytefelt en hjørnestein i bakkebasert nordlysforskning. Fra bakken kan en bare studere nordlyset nedenfra. Fra satellitt kan en studere det ovenfra, men ved hjelp av raketter kan en gjøre målinger inne i selve nordlyset. Den første forskningsraketten ble skutt opp fra Oksebåsen på Andøya den 18. august 1962. I dag er rakettskytefeltet et viktig senter for nordlysforskning, og mer enn 50 universitets- og forskningsgrupper fra Europa, Amerika og Japan deltar. Rakettene som skytes opp er normalt mellom 10 og 20 meter lange. De har en instrumentlast på mellom 150 og 200 kg, og de når opp til en høyde på omkring 350 km. Høyderekorden er ca. 1500 km. Det store nedslagsfeltet for rakettene i Norskehavet gjør at en kan velge skyteretning ganske fritt uten å risikere å treffe land. Det er også mulig å skyte opp flere raketter samtidig. De siste årene har en også begynt å berge instrumentlasten ved å la den falle ned i fallskjerm. Lasten blir da plukket opp med båt eller helikopter, og instrumentene kan brukes om igjen i en ny rakett.