Hvordan oppstår nordlys?

Nordlyset er slutten på en lang reise fra solen

Nordlys ser ut som lysende bånd, buer og stråler i atmosfæren, men energien bak fenomenet kommer fra solen.

Solen sender hele tiden ut en strøm av elektrisk ladde partikler som kalles solvinden. Når forholdene i solvinden og jordens magnetfelt ligger til rette, kan energi overføres inn i jordens magnetosfære. Partikler blir ledet og akselerert langs magnetfeltet mot områdene rundt de magnetiske polene.

Der kolliderer de med gasser i den øvre atmosfæren. Kollisjonene tilfører energi til atomene og molekylene. Når de går tilbake til en lavere energitilstand, sendes energi ut som lys.

Det er dette lyset vi ser som aurora borealis – nordlys. Vil du bruke fysikken praktisk samme kveld, forklarer vi også hvordan du leser et nordlysvarsel.

Jordens magnetfelt leder partiklene mot nord og sør

Jorden er omgitt av et magnetfelt som danner en stor magnetosfære rundt planeten. På solsiden presses den sammen av solvinden, mens den på nattsiden strekkes langt ut i verdensrommet.

Partikler beveger seg lettere langs magnetfeltlinjene enn på tvers av dem. Derfor blir den aurorale aktiviteten konsentrert i ringformede områder rundt de magnetiske polene.

Dette området kalles auroraovalen.

Nord-Norge ligger ofte under eller nær den nordlige auroraovalen. Det er hovedgrunnen til at Tromsø, Alta, Lofoten og Finnmark kan få nordlys selv når den globale geomagnetiske aktiviteten ikke er spesielt høy.

Ved kraftigere geomagnetiske forstyrrelser utvider ovalen seg. Da kan nordlyset nå betydelig lenger sør.

Hvor høyt oppe er nordlyset?

Nordlys foregår langt over været vi kjenner fra troposfæren. Skyer, vind og nedbør finnes hovedsakelig mye lavere.

Det synlige nordlyset oppstår typisk i høyder på rundt 100 kilometer og oppover, og forskjellige farger kan dominere ved forskjellige høyder og energier.

At fenomenet ligger så høyt, forklarer også hvorfor det kan sees over store avstander. Et nordlys som befinner seg langt mot nord kan stå lavt over horisonten for en observatør hundrevis av kilometer unna.

Fra Sør-Norge ser man derfor ofte nordlyset mot nord, mens en observatør lenger nord kan stå direkte under den samme aktive delen av ovalen.

Hvorfor er nordlyset oftest grønt?

Den vanligste tydelige fargen er gulgrønn. Den kommer hovedsakelig fra atomært oksygen i den øvre atmosfæren.

Oksygen kan også gi rødt lys ved større høyder og under andre forhold. Nitrogen bidrar blant annet til blålige og fiolette toner, særlig i de nedre kantene av aktive aurorastrukturer.

Fargen du ser avhenger derfor av flere ting samtidig:

• hvilken gass partiklene kolliderer med
• hvor høyt kollisjonen skjer
• hvor mye energi partiklene har
• hvor sterk og tett den aurorale aktiviteten er

Et kamera kan dessuten registrere farger som øyet knapt oppfatter. Svakt nordlys kan derfor se gråhvitt ut for deg, men grønt på bildet.

Hvorfor får nordlyset buer, gardiner og stråler?

Nordlyset er ikke et flatt lyslag. Det følger strukturen i jordens magnetfelt og strømmer av ladde partikler.

En rolig aurora kan vise seg som en jevn bue langs horisonten. Når aktiviteten øker, kan buen utvikle folder og bli et bånd eller draperi. Smale strukturer langs magnetfeltet oppfattes som vertikale stråler.

Hvis du står nesten rett under strålene, kan perspektivet få dem til å se ut som om de møtes i ett punkt over hodet. Denne formen kalles korona. Effekten kan sammenlignes med parallelle togskinner som ser ut til å møtes i det fjerne.

Andre ganger er nordlyset diffust og flekkvis, eller pulserer i lysstyrke etter den mest aktive fasen av en hendelse.

Solstorm er ikke det samme som nordlys

Nordlys kan forekomme uten at jorden er rammet av en kraftig geomagnetisk storm. I Nord-Norge er roligere aktivitet ofte nok fordi området ligger nær auroraovalen.

En sterk solhendelse kan derimot sende ut en koronal masseutkastning, en stor sky av plasma og magnetfelt. Hvis den er rettet mot jorden og magnetfeltet i solvinden kobler seg effektivt til jordens, kan resultatet bli en geomagnetisk storm.

Da blir auroraovalen mer aktiv og kan utvide seg mot lavere breddegrader.

Det er derfor store nordlyshendelser noen ganger blir synlige over store deler av Norge og langt sør i Europa.

Det må være mørkt for at vi skal se det – ikke kaldt

Nordlyset skjer også når solen er oppe og når det er sommer. Problemet er at dagslys og lyse netter overdøver det svake aurorale lyset.

Derfor forbindes nordlys med vinter. I Nord-Norge gir perioden fra omtrent september til mars lange nok mørkeperioder til at fenomenet kan observeres godt.

Kulde er ikke en fysisk forutsetning. Kalde netter er ofte klare, og klart vær er avgjørende fordi vanlige skyer ligger under nordlyset og kan blokkere utsikten fullstendig.

Fra solen til himmelen over Norge

En nordlyshendelse er altså en kjede av prosesser: aktivitet på solen påvirker solvinden, solvinden møter jordens magnetfelt, energi lagres og frigjøres i magnetosfæren, og partikler treffer atmosfæren langs magnetfeltet.

Til slutt skjer noe svært lokalt og synlig: oksygen og nitrogen sender ut lys over himmelen.

Det er denne forbindelsen mellom solen, verdensrommet og atmosfæren som gjør nordlyset til mer enn et værfenomen. Det er romvær du kan se med egne øyne.