Nästan alla har hört talas om eller sett bilder av norrsken. Några andra har haft turen att se dem personligen. Men många är omedvetna hur de bildas och eftersom.
En aurora borealis börjar med ett lysrör i horisonten. Då minskar det och en upplyst båge uppstår som ibland stängs i form av en mycket ljus cirkel. Men hur bildas den och vad är dess aktivitet relaterad till?
Bildandet av norrskenet
Bildandet av norrskenet är relaterat till solaktivitet, sammansättningen och egenskaperna hos jordens atmosfär. För att bättre förstå detta fenomen är det intressant att läsa om rymdorkaner och hur dessa påverkar generation av norrsken.
Norrskenet kan observeras i ett cirkulärt område ovanför jordens poler. Men var kommer de ifrån? De kommer från solen. Det finns ett bombardemang av subatomära partiklar från solen som bildas i solstormar. Dessa partiklar sträcker sig från lila till röda. Solvinden förändrar partiklarna och när de möter jordens magnetfält avviker de och endast en del av den ses vid polerna.
Elektronerna som utgör solstrålningen producerar en spektral emission när de når de gasmolekyler som finns i magnetosfären, del av jordens atmosfär som skyddar jorden från solvinden och orsaka en excitation på atomnivå som resulterar i luminiscens. Den luminiscensen sprider sig över himlen och ger upphov till ett spektakel av naturen.
Studier om norrsken
Det finns studier som undersöker norrsken när solvind produceras. Detta händer eftersom, även om solstormar är kända för att ha en ungefärlig period på 11 år, det är inte möjligt att förutsäga när norrskenet inträffar. För alla människor som vill se norrsken är detta en bummer. Att resa till polerna är inte billigt, och att inte kunna se norrskenet är väldigt deprimerande. Dessutom kan det vara bra att veta norrskenet i Spanien för de som inte kan resa långt.
För att förstå hur norrskenet bildas är det viktigt att förstå de två nyckelelementen som är involverade i deras skapelse: solvinden och magnetosfären. Solvinden är en ström av elektriskt laddade partiklar, främst elektroner och protoner, som emitteras från solens korona. Dessa partiklar reser till imponerande hastigheter, som kan nå upp till 1000 km/s, och transporteras av solvinden in i det interplanetära rymden.
Magnetosfären å sin sida fungerar som en sköld som skyddar jorden från de flesta partiklar i solvinden. Men i polarområdena är jordens magnetfält svagare, vilket gör att vissa partiklar kan penetrera atmosfären. Denna interaktion är mest intensiv under geomagnetiska stormar, när solvinden är starkast och kan orsaka störningar i magnetosfären.
Interaktion av partiklar med jordens atmosfär
När laddade partiklar från solvinden tränger in i jordens atmosfär interagerar de med atomerna och molekylerna som finns däri, främst syre och kväve. Denna interaktionsprocess är det som ger upphov till norrskenet, som genererar de färger och former vi ser på himlen. Solpartiklar överför energi till atomerna och molekylerna i atmosfären, spännande dem och föra dem till ett högre energitillstånd.
När atomer och molekyler väl når detta exciterade tillstånd, tenderar de att återgå till sitt grundtillstånd, vilket frigör den extra energin i form av ljus. Denna ljusemissionsprocess är det som producerar de karakteristiska färgerna för norrskenet. Våglängden på det emitterade ljuset beror på vilken typ av atom eller molekyl som är involverad och den energinivå som uppnås under interaktionen, vilket kan utforskas ytterligare i lagren av jordens atmosfär.
Syre är ansvarigt för de två primära färgerna i norrskenet. Grön/gul förekommer vid en energivåglängd på 557,7 nmmedan den rödare och lila färgen produceras av en mindre frekvent längd i dessa fenomen, 630,0 nm. I synnerhet tar det nästan två minuter för en exciterad syreatom att avge en röd foton, och om en atom kolliderar med en annan under den tiden kan processen avbrytas eller avslutas. Därför, när vi ser röda norrsken, finns de med största sannolikhet i de högre nivåerna av jonosfären, cirka 240 kilometer höga, där det finns färre syreatomer som stör varandra.
Färger och gaser: syre och kväve
Norrskenets färger är resultatet av solpartiklars växelverkan med olika gaser i jordens atmosfär. Syre och kväve är primärt ansvariga för de olika nyanser vi ser på himlen under norrskenet. Syre, när det exciteras av solpartiklar, kan avge grönt eller rött ljus, beroende på på vilken höjd interaktionen sker. På lägre höjder, runt 100 kilometer, avger syre grönt ljus, medan det på högre höjder, runt 200 kilometer, avger rött ljus. För en mer fullständig förståelse av detta fenomen rekommenderas det att läsa om kylan klara nätter, vilket är då dessa norrsken är mest synliga.
Kväve å sin sida bidrar till de blå och lila nyanserna i norrskenet. När solpartiklar exciterar kvävemolekyler kan de avge blått eller lila ljus, vilket skapar en kontrast med färgerna som produceras av syre. Kombinationen av dessa färger ger upphov till de imponerande flerfärgade norrskenen som lyser upp natthimlen i polarområdena.
Norrskenets färger
Även om norrskenet vanligtvis förknippas med en klar grön färg, kan de faktiskt förekomma i en mängd olika färger. Grönt är det vanligaste på grund av excitation av syreatomer på cirka 100 kilometers höjd. Dock, På olika höjder och med olika typer av gaser kan andra färger dyka upp:
- Grön färg: produceras av excitation av syre på 100 km höjd.
- Röd färg: genereras av syre på högre höjder, cirka 200 km.
- Blå färg: orsakad av samspelet mellan solpartiklar och kväve.
- Lila färg: också ett resultat av kväveexcitation, vilket ger kontrast till grönt och rött ljus.
Norrsken på andra planeter
Norrsken är inte exklusiva för jorden. Tack vare observationer som gjorts av rymdteleskopet Hubble och rymdsonder har vi kunnat upptäcka norrsken på andra planeter i solsystemet, som Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Även om grundläggande mekanism för bildning av norrsken är liknande på alla dessa planeter, det finns anmärkningsvärda skillnader i deras ursprung och egenskaper. För att bättre förstå dessa skillnader kan man forska om spektakulära väderfenomen.
På Saturnus liknar norrsken de på jorden när det gäller deras ursprung, eftersom de också är resultatet av interaktionen mellan solvinden och planetens magnetfält. Men på Jupiter skiljer sig processen på grund av påverkan av plasma som produceras av månen Io, vilket bidrar till bildandet av intensiva och komplexa norrsken. Dessa skillnader gör studiet av norrsken på andra planeter till ett fascinerande forskningsfält, vilket gör att vi bättre kan förstå de fysiska processer som sker i solsystemet.
Norrsken på Uranus och Neptunus har också särdrag, på grund av lutningen av deras magnetiska axlar och sammansättningen av deras atmosfärer. Dessa divergenser i strukturen och dynamiken hos dessa planeters magnetfält påverkar formen och beteendet hos norrsken, vilket ger en möjlighet att utforska hur dessa fenomen förändras i olika planetariska miljöer.
Dessutom har norrsken upptäckts på några av Jupiters satelliter, såsom Europa och Ganymedes, vilket tyder på att närvaro av komplexa magnetiska processer på dessa himlakroppar. I själva verket observerades norrsken på Mars av rymdfarkosten Mars Express under observationer som gjordes 2004. Mars saknar ett magnetfält som är analogt med jordens, men det har lokala fält, associerade med sin skorpa, som är ansvariga för norrskenet på denna planet.
Detta fenomen har också nyligen observerats på solen. Dessa norrsken produceras av elektroner som accelererar genom en solfläck på ytan. Det finns också tecken på norrsken på andra stjärnor. Detta belyser auroras betydelse bortom vår planet, eftersom de ger viktig information om andra himlakroppars magnetfält och atmosfärer.
Att observera norrskenet
Att bevittna norrskenet är en oförglömlig upplevelse, även om det kräver planering och tålamod. För att förbättra chanserna att upptäcka dem är det viktigt att välja gynnsam tid och plats. Mellan mitten av augusti och april är nätterna längre och mörkare i polarområdena, vilket ökar chanserna att se detta fenomen. För den som är intresserad av ämnet är det nyttigt att recensera Information om Norrskens stad Kiruna.
De bästa regionerna för att observera norrsken inkluderar Norge, Island, Finland, Sverige, Kanada och Alaska, där klar himmel och väderförhållanden gynnar spektaklet. Det är tillrådligt att leta efter platser långt från städer för att undvika ljusföroreningar och få bättre syn. Om du vill veta mer, rådfråga Den spektakulära norrskensstormen i Kanada.
Dessutom är det avgörande att förbereda sig för kylan och bära lämpliga kläder för låga temperaturer. Tålamod spelar en viktig roll, eftersom norrsken kan dyka upp och försvinna snabbt. Att hålla sig informerad om prognoser för geomagnetisk aktivitet och att ha en lämplig kamera hjälper till att fånga detta fenomen i all sin prakt.
Men klimatförändringarna har också börjat påverka norrskens synlighet. Stigande temperaturer och smältande polaris kan påverka atmosfärens densitet och sammansättning, vilket potentiellt förändrar hur norrskenet ses från jordens yta. Dessutom gör ökande ljusföroreningar i stadsområden det svårt att se detta naturfenomen, vilket gör det nödvändigt att resa till avlägsna områden för att fullt ut kunna njuta av upplevelsen.
Norrskenet är en påminnelse om vårt universums majestät och komplexitet. När vi går framåt i vår förståelse av dessa fenomen öppnar sig en rad möjligheter att utforska deras fascinerande skönhet och de fysiska processerna bakom dem.
