Nordlys: Dette er vitenskapen bak lyset

Under en klar og kald himmel i polare strøk vil det ofte være mulig å se det dansende rosa, blå og grønne lyset. Det kan se magisk ut der det bølger og beveger seg, men vitenskapen bak lyset har vært kjent siden slutten av 1800-tallet. 

– Grønt nordlys betyr at ladede partikler fra sola interagerer med oksygen i atmosfæren. Rødt nordlys er også oksygen, men på en høyere høyde. Blått og rosa nordlys er fra interaksjon med nitrogen på lavere høyde, forklarer doktorgradsstipendiaten Aditi Bhatnagar.

Bhatnagar forsker på solfysikk ved RoCS - Rosseland senter for solfysikk ved Universitetet i Oslo, og er fascinert av nordlyset. Hun studerer noen av prosessene i sola. 

Siden Birkeland lanserte den fullstendige nordlysteorien i 1896 har forskere forsøkt å forstå mer av sammenhengen mellom aktiviteten på sola og effekten den har på jorden og jordatmosfæren – også kjent som romværet. 

Les også: Vil varsle romvær som kan slå ut strømnett og kommunikasjon

Mini-magneter på solas overflate

– Den delen av solas aktivitet som vi kan se kalles fotosfæren, forklarer Bhatnagar. 

Videre forklarer hun at det finnes mange ulike instrumenter som ser ulike lag av solens atmosfære. Bhatnagar viser frem et bilde av en rødglødende, boblende overflate. Fra solens indre kommer plasma opp til overflaten og går ned igjen, og dette kan ses på fotosfæren.

Overflaten er kornete. Langs hver korngrense er det mørkere. Bhatnagar forklarer at varm masse kommer opp til overflaten i midten av kornene og går ned igjen langs sidene. Hun peker på et område som ser helt sort ut. 

– Dette er en solflekk, forklarer hun. Den består vanligvis av to flekker: en positiv og en negativ, som en magnet. 

Bhatnagar forklarer at solfekkene er områder der konsentrert magnetisk aktivitet fra solens indre kommer opp til overflaten. I disse områdene er det lavere temperatur og derfor ser de mørkere ut.

Det vil bli flere solflekker fremover

– Vi vet at solaktiviteten foregår i sykluser, sier Bhatnagar. Det er elleveårige sykluser. I begynnelsen av en solsyklus vil det være lite aktivitet på sola, men etter fem-seks år når den sitt maksimum. I dette tidsrommet vil antallet solflekker øke markant.

Bhatnagar forteller at vi nå er inne i solsyklus nummer 25. Den startet i desember 2019. Derfor mener Bhatnagar at vi trolig vil få høy aktivitet på sola rundt 2024-25. Dette kan igjen føre til mer nordlys hos oss.

Elleveårssyklusen er igjen en del av en 22-årig syklus hvor det magnetiske feltet i sola snur. Dette forskningsfeltet er kjent som solens dynamo og det blir fortsatt forsket på.

Solflekkene gir utbrudd som kan slå ut satellitter

På grunn av bevegelsene i overflaten vil de magnetiske feltene som kommer ut fra solflekkene bli stresset og brytes. Da frigir de store mengder energi i alle bølgelengder i det elektromagnetiske spekteret. Forskerne kaller det solbluss eller soleksplosjon (solar flares) og de ser svært lyse ut på solens overflate. Noen ganger vil materie fra disse utbruddene bli slynget ut fra sola. Det er det forskerne kaller for korona masseutbrudd eller Coronal Mass Ejections. 

Disse korona masseutbruddene kan ha fart som varierer fra noen hundre til noen tusen kilometer per sekund. Avhengig av farten, retningen og området for utbruddet, er det mulig å forutse når det vil nå oss med noen timers varsling. Er det tilstrekkelig kraftig kan det slå ut satellitter og moderne kommunikasjon. 

Slike utbrudd fra solen er satt opp på Direktoratet for Samfunnssikkerhet og Beredskap (DBS) sin liste over de største truslene mot vårt samfunn. I en rapport fra 2019 står det blant annet at mulige tiltak vil være bedre overvåking og varsling av romvær. 

Forsker på solens utbrudd

Fordi det er så viktig å varsle romvær er det mange forskere som er involverte i dette forskningsfeltet.

Ved Universitetet i Oslo er forskere på RoCS med på prosjekter som skal avdekke hvorfor solflekker og solstormer oppstår. Blant annet er forskerne med på å se på data fra to satellitter: Solar Orbiter og Parker Solar Probe. 

Solar Orbiter skal ta bilder av solens poler, noe som aldri har vært gjort før. Parker Solar Probe skal komme nærmere solen enn noe annet menneskeskapt objekt. Den skal ikke ta bilder, men måle elektromagnetiske felter og solvindpartikler. Ingen andre menneskeskapte gjenstander har vært nærmere solen enn Parker Solar Probe. På den måten kan grunnforskning være svært viktig for samfunnssikkerhet og beredskap. 

Elon Musks satellitter ble rammet av et koronalt masse-utbrudd

Det går lang tid mellom hver gang solaktivitet har ødeleggende virkning på jorden. DBS regner med om lag 100 år mellom hver ødeleggende hendelse, men stormene er ikke så sjeldne som vi kanskje skulle ønske. 

– Senest i dag kom det en advarsel på «space weather live» om en «radio black out» på noen områder på jorden, forklarer Bhatnagar. Det er ikke sjelden, men det er flere ting som må klaffe for at de skal treffe oss. 

Solen sender kontinuerlig ut litt materiale eller plasma ut i rommet. Dette er kjent som solvind. 

– Vi har kontinuerlig observasjon av solvind ved hjelp av satellitter slik som DSCOVR som befinner seg mellom sola og jorden, forklarer Bhatnagar.

Et utbrudd på solen kan være farlig hvis det skjer langs solens sentrale meridian og har motsatt magnetisk polaritet i forhold til jordens magnetfelt. 

– I fjor skulle Elon Musks selskap Starlink skyte opp 49 satellitter, men 40 av dem kom aldri til sin tiltenkte bane fordi de ble truffet av et korona masse-utbrudd. I stedet falt de ned igjen, forklarer Bhatnagar.

Tips til å forutsi nordlys

På Rosselandsenterets pauserom står det en stor skjerm midt i rommet. Den viser bilder av sola tatt med ulike apparater. Bildene oppdaterer seg jevnlig, og mange ganger kan du se mørke flekker i noen av bølgelengdene til solen. Disse kalles for «korona hull», som er kilden til høyhastighets solvind. Når de har passert den sentrale meridianen kan solvinden fra disse områdene bruke om lag tre dager før de når jorden og forårsaker geomagnetiske forhold. 

Derfor kan Bhatnagar se på skjermen og se når det kan være en god dag for å se nordlyset. I tillegg til kanaler som spaceweatherlive.com og pauseroms-TVen har hun et triks til for å vite når det er lurt pakke varme klær og et godt kamera: 

Bhatnagar viser meg et værkamera i sanntid fra Blindern. Kameraet viser utsikten fra taket av Meteorologisk institutt og kan ses på yr.no.

– Når nordlyset starter kan du faktisk se det her – da vet du at du må gå ut, smiler hun. 

– Jeg følger med, for hvis det er noen sjanse til å se nordlyset nær Oslo vil jeg se det. Etter å ha sett det en gang, ville jeg se det igjen, for det er slik med nordlys – du har lyst til å se det igjen, forklarer hun.

Når hun ser nordlys på værkameraet, tar hun T-banen til Sognsvann. Derfra mener hun at du har gode sjanser til å se nordlys de dagene det er mulig. 

Slike kameraer finnes i flere byer. Bhatnagar forklarer at Hamar har et kamera som peker nordover. Dersom nordlyset dukker opp der er det en sjanse for at det kommer til Oslo litt senere.  

I tillegg finnes apper som varsler nordlys. 

UiO forsker også på romværet når det kommer hit til jorda. Rom og plasma-forskerne har utviklet et instrument opprinnelig til forskningsrakettene, som er brukt til forskning på nordlys siden 1962. Nå er dette i bruk på blant annet satellitter og skal skytes opp til den internasjonale romstasjonen i april.

Les mer: Norsk værmelder tar snart av for å dra til Romstasjonen.