Nordlys

Grundbeskrivelse

Sydlys over Antarktis set fra Rummet. (NASA).

Nordlyset er et fænomen, der opstår i atmosfæren og viser sig som lysende røde, grønne og blå bånd hen over himlen. Det skyldes vekselvirkning mellem partikler fra Solen og atmosfæren i højder fra knap 100 til nogle få hundrede kilometer. Partiklerne anslår atomerne i atmosfæren, hvorved de udsender lys med forskellige farver.

Nord- og sydlys ses normalt kun i to bælter omkring de magnetiske poler. I perioder med meget aktivitet på Solen er de kraftigere og kan også ses længere fra polerne. Nordlys kan undertiden ses i Danmark og i nogle tilfælde endnu længere sydpå. Det nordlys, vores øjne kan se, stammer fra elektroner. Protoner kan også danne nordlys, men det er svagere og mere diffust. Det kan derfor kun ses med særlige instrumenter.

Nordlys set fra Silkeborg. De nærmeste dele af Nordlyset er over Trondheim i Norge, omkring 800km nord for Silkeborg. (Jesper Grønne).

Uddybende beskrivelse

Nordlysets oprindelse er på Solen, hvor en høj forekomst af solpletter er tegn på, at der kan ske en voldsom udsendelse af stof. De energirige, elektrisk ladede partikler fra Solen strømmer ud i det omgivende rum som solvind og tager en del af Solens magnetfelt med sig. Jordens magnetfelt skærmer Jorden, så partiklerne i solvinden ikke når ned til overfladen. De store mængder af elektroner og protoner samler sig i atmosfærens øverste lag, hvor de giver anledning til nordlys.

Nordlyset dannes ved vekselvirkning mellem solvindens energirige partikler og atomerne i de øverste lag af Jordens atmosfære. Partiklerne, især elektroner, anslår eller exciterer atomerne, når de støder sammen med dem. Ved excitationsprocessen tilføjes de yderste elektroner i atomet energi, så de hæves til et højere energiniveau i forhold til grundtilstanden. Efter en vis tid, der afhænger af, hvilket stof der er tale om, falder elektronen tilbage til sin oprindelige tilstand og afgiver energien i form af en foton. Fotonens bølgelængde og hermed dens farve afhænger af energien.

Den udsendelse af fotoner, der danner nordlyset, kommer fra ioniserede kvælstofatomer, der indfanger en elektron, eller fra ilt- eller kvælstofatomer, hvor en elektron henfalder fra en anslået tilstand til grundtilstanden. Nordlysets farve afhænger af, hvilke gasser, der findes i atmosfæren, elektronernes tilstand i atomerne og energien i solvindspartiklerne.

Den grønne farve stammer fra atomar ilt, der henfalder efter knap et sekund, mens den røde er fra molekylær ilt, der henfalder efter et par minutter. Kvælstof udsender blåt lys, når det ioniserede atom indfanger en elektron og purpurrødt, når elektronen falder tilbage til grundtilstanden fra en anslået tilstand.

I atmosfærens allerøverste tynde lag er sammenstød sjældne. Derfor er der tid til, at de langsomme henfald, der giver rødt lys, kan nå at finde sted. Samtidigt udgør ilt en forholdsvis større brøkdel af atmosfæren i de øverste lag. Længere nede er atmosfæren tættere og sammenstød derfor hyppigere. Her når de røde henfald ikke at finde sted, før energien tabes ved sammenstød.

Dette er årsagen til, at nordlysets farve varierer med højden. I de øverste lag lyser iltatomerne rødt, længere nede grønt sammen med det blå og purpurrøde lys fra kvælstof Endnu længere nede sker sammenstødene så ofte at der ikke engang er tid til, at de grønne henfald kan nå at ske, så her dominerer kvælstoflysets blå/purpur farver.

Valentina Zaccolo
oversat af Michael Quaade