Hva gjør at nordlyset lyser i forskjellige farger?

hvorfor har nordlyset forskjellige farger: Oksygen vs nitrogen

Innsikt i hvorfor har nordlyset forskjellige farger avslører fascinerende hemmeligheter om jordas atmosfære og solas påvirkning. Ulike gasser skaper unike lysfenomener på nattehimmelen og riktig kunnskap beskytter mot misforståelser om dette naturlige underverket. Utforsk de vitenskapelige detaljene bak himmelens fargespill for å forstå mekanismene bak det magiske lyset.

Hva bestemmer fargene i nordlyset?

Fargene i nordlyset bestemmes i all hovedsak av to faktorer: hvilke gasser i atmosfæren de kosmiske partiklene treffer, og i hvilken høyde disse kollisjonene finner sted. Hver gass sender ut spesifikke bølgelengder av lys når de blir truffet av solvinden, noe som skaper det spektakulære fargespillet. Svaret på dette spørsmålet kan imidlertid variere mye avhengig av hvor kraftig solstormen er og hvor på himmelen du retter blikket.

Når ladede partikler fra sola - hovedsakelig elektroner og protoner - slynges mot jorda i enorme hastigheter, fanges de inn av jordas magnetfelt og ledes mot polområdene. Her kolliderer de med atmosfærens atomer og molekyler. Oksygenatomer og nitrogenmolekyler absorberer denne energien og blir eksitert, før they nesten umiddelbart frigjør energien igjen i form av synlig lys. Det er akkurat denne prosessen som skaper de magiske fargene.

Hvorfor har nordlyset forskjellige farger i ulike høyder?

Sammensetningen og tettheten av atmosfæren endrer seg dramatisk jo høyere opp du kommer, og dette er selve nøkkelen til å forstå fargevariasjonene. I de laveste lagene er luften relativt tett og full av nitrogen, mens de øverste lagene domineres av spredte oksygenatomer. Dette skaper et lagdelt fargesystem som forskere og observatører kan avlese som et kart over stratosfæren og termosfæren.

Oksygen i en høyde på rundt 100 til 250 kilometer produserer det klassiske, gulgrønne lyset som utgjør det aller meste av nordlyset vi ser. Hvis kollisjonene skjer enda høyere opp, over 250 kilometer, vil det samme oksygenet sende ut et sjeldent, dypt rødt lys.^[2] Langt nede i atmosfæren, under 100 kilometer, er det imidlertid nitrogenmolekylene som må ta imot støyten, noe som resulterer i vakre nyanser av lilla, blått og dyp rosa langs nordlysets nedre kant. ^[3]

Hvorfor er grønt nordlys mest vanlig?

Det grønne lyset dominerer himmelen fordi våre menneskelige øyne are ekstremt følsomme for akkurat denne bølgelengden av lys, samtidig som oksygenet i denne høyden blir utrolig lett eksitert av solpartikler. Men her er en liten hemmelighet som mange astronomer overser: det grønne lyset tar faktisk nesten et helt sekund på å bli frigjort etter kollisjonen - jeg skal forklare hvorfor dette har alt å si for de sjeldne røde og rosa fargene i avsnittet om det røde nordlyset nedenfor.

Lufttettheten i 100-200 kilometers høyde er helt perfekt balansert. Den er tynn nok til at oksygenatomene rekker å sende ut sitt grønne lys uten å bli forstyrret, men samtidig tett nok til at kollisjonene skjer hyppig. I mitt arbeid med å fotografere nordlys i Tromsø har jeg lagt merke til at selv under svake solforhold, er det alltid det grønne sløret som dukker opp først på kamerasensoren.

Det sjeldne røde nordlyset i de øverste lagene

Husk den lille tidsforsinkelsen jeg nevnte i det grønne lyset? Når vi snakker om det røde lyset fra oksygen over 250 kilometer, blir denne effekten ekstrem. Oksygenatomer bruker nemlig opptil 110 sekunder på å sende ut det røde lyset etter at de har blitt truffet av en partikkel fra sola.^[4] Hvis atmosfæren hadde vært for tett, ville atomene ha kollidert med andre partikler og mistet energien sin som varme før de rakk å lyse rødt.

Derfor kan det røde nordlyset bare oppstå i den ultratynne luften helt på kanten mot verdensrommet. Siden kollisjonene her oppe skjer sjeldnere og krever en enorm mengde energi fra solvinden for å bli synlige for det blotte øye, opplever vi rødt nordlys nesten utelukkende under de mest intense solstormene. Det er en skjør prosess.

Lilla og blått lys langs den nedre kanten

Når solstormen er så kraftig at partiklene klarer å bore seg helt ned til under 100 kilometers høyde, møter de en helt annen vegg av gass. Her er luften betydelig tettere, og nitrogenmolekylene overtar showet. Nitrogen reagerer lynraskt og sender ut fiolett, blått eller dyp rosa lys i det øyeblikket det blir truffet.

Dette skaper ofte en skarpt definert, fargerik kant på undersiden av de grønne nordlysforhengene. Å se dette krever imidlertid en god porsjon flaks og tålmodighet, da de lilla og blå tonene ofte drukner i det kraftige grønne lyset med mindre du befinner deg på et sted med minimal lysforurensning.

Sammenligning av nordlys farger, høyder og gasser

Grønt nordlys

• Atomært oksygen (O)

• Svært høy, oppfattes best av det menneskelige øyet

• Mellom 100 og 250 kilometer over bakken

• Klassisk hverdagsnordlys, synlig selv ved lav solaktivitet

Rødt nordlys

• Atomært oksygen (O) i tynnere lag

• Lav til moderat, krever ofte kamera for å fange fulle detaljer

• Over 250 kilometer over bakken

• Sjelden, oppstår kun under kraftige geomagnetiske stormer

Lilla, blått og rosa nordlys

• Molekylært nitrogen (N2)

• Moderat, danner ofte en dynamisk kant under det grønne lyset

• Under 100 kilometer over bakken

• Middels sjelden, krever energirike partikler som trenger dypt ned

Kristians nordlysjakt på Senja: Fra skuffelse til fargeeksplosjon

Kristian, en ivrig hobbyfotograf fra Harstad, hadde tilbrakt tre kalde netter på Senja i håp om å fange noe mer enn det vanlige grønne sløret på himmelen. Han slet med frosne fingre og tåke, og de første timene bød bare på en svak, gråhvit stripe som nesten ikke var synlig for det blotte øye.

Første forsøk på å ta bilder ble helt feil: han brukte for kort lukkerid fordi han var redd for at nordlyset skulle bevege seg for raskt, noe som resulterte i mørke og kornete bilder uten fargedynamikk. Han holdt på å pakke sammen utstyret i ren frustrasjon etter to timer med bomturer.

Da slo det ham at han måtte stole på kamerasensorens evne til å samle lys over tid, i stedet for å prøve å fryse bevegelsene som om det var et sportsarrangement. Kristian justerte lukkertiden til åtte sekunder, åpnet blenderen maksimalt og rettet fokus mot stjernene.

Nøyaktig i det han trykket på utløseren, traff en kraftig solstorm atmosfæren og lyste opp himmelen med en intens rosa og lilla kant under det grønne forhenget. Bildet ble perfekt eksponert, og han lærte at tålmodighet og riktig teknikk betyr alt når naturen viser frem sine mest sjeldne farger.