Magasinet Naturfag 2009 - Nasjonalt senter for kunst og kultur i ...

Tekst: Hanne Sigrun Byhring, Institutt for fysikk
Universitetet i Tromsø
VINTERTID
OPPDAG NORDLYSET
Oppdag og forutsi nordlyset!
I denne artikkelen ser vi nærmere på fenomenet Nordlys, hvordan og hvorfor
det oppstår og hvordan vi kan få et nærmere innblikk i romværet ved å bruke
nettressurser. Dette fagstoffet og aktivitetene kan være aktuelt for å arbeide
med et av læreplanens kompetansemålet etter Vg1 , se egen ramme.
Nordlyset er, etter min mening, det aller vakreste nattehimmelen
har å by på om vinteren. I århundrer, sikkert i årtusener, har
menneskene som bor i nordområdene sett opp på flammende
nattehimler og undret seg. Forståelsen av hva nordlyset er og
hvordan det blir til, har først kommet de siste hundre årene. Særlig
i tiden etter at de første satellittene ble skutt opp på 1960-tallet,
har kunnskapen om nordlyset og vårt nære verdensrom utviklet
seg meget raskt.
For å forstå hvordan nordlyset dannes skal vi foreta en reise mellom
sola og jorden. Nordlyset har sin opprinnelse på sola, det er
et slags ”fingeravtrykk” for samspillet mellom solas og jordens
atmosfære. Bindeleddet mellom de to er solvinden. Solvinden
oppstår på grunn av den enorme trykkforskjellen mellom sola,
en varm og tett klump med gass, og den kalde, tynne hydrogengassen
som solsystemet vårt er omgitt av. Solvinden er altså
ikke noe annet enn solens atmosfære, som blir sugd utover i
solsystemet.
En reise fra sola til jorden
Vi starter reisen nesten helt nede ved soloverflaten, hvor temperaturen
ligger på mellom 6 000 og 10 000 grader celcius. Det
nederste laget av solatmosfæren, kromosfæren, består av nøytral
(altså ikke elektrisk ladet) hydrogengass som siger sakte utover,
vekk fra sola. Etter hvert øker både hastigheten og temperaturen.
Når temperaturen når en viss grense, greier ikke hydrogenkjernene
lenger å holde på sine elektroner; hydrogengassen blir
ionisert og vi får et plasma. Når vi kommer opp i det øverste
laget av solatmosfæren, koronaen, har temperaturen på gassen
økt til noen millioner grader celcius, og her slutter temperaturen
å stige. Nå må alle hydrogenkjernene fly solo, selv om elektronene
stadig svirrer om ørene på dem. Vi beveger oss nå sammen
[56]
Aktuelle kompetansemål i læreplanen etter Vg1
Stråling og radioaktivitet
• beskrive hvordan nordlys oppstår, og hvordan Norge har
vært og er et viktig land i forskningen på dette feltet
med solvinden, vekk fra sola, med en hastighet på et par hundre
kilometer i sekundet, og farten bare øker.
På vei utover i solsystemet tar solvinden med seg solas magnetfelt.
Vi kan se for oss ioner og elektroner som perler på en snor,
der snoren er solas magnetfelt. Når solvinden blåser av gårde,
slepes magnetfeltet med. Dette er et litt pussig plasmafysisk fenomen,
og det skjer fordi solvinden har veldig god elektrisk ledeevne
(veldig mange frie elektroner, og veldig få kollisjoner). Etter
noen dager begynner vi å nærme oss jorden.
For å forstå det som skjer når elektroner og ioner nærmer seg
jorden, må vi vite litt om jordens magnetfelt. Det likner mye på
det magnetfeltet som en stavmagnet har. Vi kaller det et dipolfelt.
Jordens magnetfelt har retning fra den geografiske sørpolen
mot den geografiske nordpolen. Når solas magnetfelt, det som
har blitt med solvinden utover, har retning sørover peker det
altså i motsatt retning av jordens eget magnetfelt. Da forekommer
et fenomen som kalles magnetisk spleising, se figur 1. Vi
tenker oss at to magnetfeltlinjer som er motsatt rettet, en fra sola
og en fra jorden, blir klemt mot hverandre og kommer veldig
nær hverandre. Hvis vi nå ser for oss at vi klipper over begge
magnetfeltlinjene og spleiser dem sammen igjen, slik at jordens
og solens magnetfelt henger sammen, så har vi magnetisk spleising.
Magnetisk spleising kan bare skje med magnetfelt som er
motsatt rettet.