’Almindeligt’ polarlys opstår få hundrede kilometer over Jorden, mens en særlig type polarlys kaldet pulserende polarlys typisk opstår titusindvis af kilometer over Jorden. Begge typer polarlys formes dog først, når ladede partikler rammer Jordens atmosfære.
\ Historien kort
- For første gang har forskere observeret dannelsen af det såkaldte pulserende polarlys.
- Observationerne har vist sig at bekræfte den eksisterende teori om, hvorfor lyset kommer i glimt i modsætning til ’almindeligt’ polarlys.
- Ifølge en dansk forsker kan studiet blandt andet bidrage til større forståelse af rumvejret, så vi bedre kan beskytte vores teknologi i rummet.
Forskere har længe haft svært ved at forklare, hvorfor det pulserende polarlys fremstår som blinkende lysglimt på himlen og forsvinder igen med sekunders mellemrum, som i denne youtube-video, mens almindeligt polarlys danner lange, rolige lysflader.
Hidtil har forskere måttet nøjes med teori og computersimulationer for at gengive det pulserende polarlys, men nu er det takket være avanceret satellitudstyr for første gang lykkedes et hold forskere at observere mekanismen bag. En observation, der bekræfter al teori.
Observationerne er beskrevet i et nyt studie, der er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.
En vigtig brik i et større puslespil
Forskerne bag studiet, der blandt andet kommer fra Japan og USA, har indsamlet data fra en satellit i marts 2017, mens det pulserende polarlys glimtede over himlen.
Det pulserende polarlys opstår i magnetosfæren – et området omkring vores planet, som er domineret af Jordens magnetfelt.
I dataene fra satellitten kunne forskerne se, at ladede elektroner fra magnetosfæren blev spredt af såkaldte chorus waves (elektromagnetiske udsving) i Jordens magnetosfære. Bølgerne fik elektronerne til at falde nedad.
Og når elektronerne bliver ledt nedad mod Jorden, kan vi se dem lyse op på himlen i forskellige farver.
En dansk forsker mener, at observationerne er en brik i et større puslespil:
»Det er et interessant studie, for det bidrager til, at vi forstår magnetfelterne og partiklerne bedre. Vi havde en god ide om mekanismen bag, men nu ved vi med sikkerhed, at det rent faktisk er chorus waves, der genererer pulserende polarlys,« siger Heidi Korhonen, lektor ved DARK på Niels Bohr Instituttet ved Københavns Universitet. Hun er ikke er involveret i studiet.
Mekanismen bag pulserende polarlys
I årtier har forskere formodet, at pulserende polarlys er resultatet af interaktioner mellem magnetosfæriske elektroner og elektromagnetiske bølger, der sender elektroner mod Jordens atmosfære via magnetfeltlinjer.
1. Elektronerne kan ikke komme helt ind til Jorden
Cirka 20 sekunder inde i videoen kan du se små lyse prikker, der suser frem og tilbage langs en af feltlinjerne om Jorden. De mange feltlinjer repræsenterer magnetfeltet om Jorden.
Det, der er værd at bemærke her, er, at elektronerne ikke når helt ind til Jorden – ikke engang tæt på. Det skyldes, at det magnetiske felt er stærkere tættere på Jorden og former et såkaldt ‘magnetisk spejl, som kun tillader meget få elektroner at komme tæt på Jorden.
2. Solen påvirker de elektromagnetiske udsving
Cirka 30 sekunder inde i videoen ser du bølger om en af linjerne. De er kaldt chorus waves, som er elektromagnetiske udsving, der forekommer i vores planets magnetosfære.
Magnetosfæren er det område omkring en planet, der er styret af planetens magnetfelt. Formen på Jordens magnetosfære er direkte påvirket af vinde fra Solen.
3. Elektronerne kommer tæt på Jorden
Ser du videre, kan du se, at elektronerne nu kan komme helt tæt på Jorden. Det er de kun i stand til, fordi de elektromagnetiske bølger spreder elektronerne, så de ikke suser frem og tilbage i yderkanten af linjen, men i stedet følger linjerne helt ind til Jorden.
4. Polarlyset dannes
Nu er elektronerne helt tæt på Jorden, og det er, når disse elektroner møder for eksempel ilt- og kvælstof-atomer, at det pulserende polarlys dannes.
Farverne, der kan ses på himlen, afhænger af, hvilke atomer de støder på. Er elektroner for eksempel tættere på Jorden, ser du typisk blåligt lys, mens rødligt lys er længst væk.
Sådan lykkedes det forskerne
Ved hjælp af en satellit udstyret med avancerede elektroniske sensorer og elektromagnetiske feltinstrumenter målte forskerne, at de nedfaldende ladede elektroner var kraftige nok til at generere det pulserende polarlys.
\ Polarlysets utrolige farver
Polarlyset får sine flotte farver, når elektronerne rammer atomer som for eksempel oxygen (ilt) og nitrogen (kulstof).
Det meste polarlys kommer fra oxygen-atomer (typisk røde og grønne farver) og nitrogen-molekyler (røde, blå, og violette farver).
Cirka 200 kilometer oppe i atmosfæren, er der flere oxygen-atomer, mens der omkring 100 kilometer over Jorden er flere nitrogen-molekyler.
Kilde: Heidi Korhonen, Niels Bohr Institutet.
Samtidig holdt forskerne øje med, hvordan polarlyset udviklede sig over himlen fra Jorden, så de kunne sammenligne med satellit-observationerne.
Observationerne viste sig at passe med den eksisterende teori og computersimulationer om, hvordan det pulserende polarlys opstår.
Ifølge Heidi Korhonen er observationerne ikke blot fascinerende, de kan også bruges til mere praktisk orienterede formål.
»Når vi ved mere nøjagtigt, hvordan rumvejret opstår, bliver vi blandt andet i stand til at beskytte vores teknologi i rummet bedre, således at for eksempel vores satellitter ikke bliver beskadiget,« siger hun.
Rumvejret, der bliver omtalt i denne artikel, udgør en stor trussel for blandt andet Danmark, fordi det kan lamme satellitter, elforsyning, flytrafik og kommunikationssystemer.
