NORDLYSET 1
NORDLYSET V E R O N I C A
DA N I E L S E N
Aurora Borealis, menneskene, mytene og vitenskapen
© CAPPELEN DAMM AS, Oslo 2023 ISBN 978-82-02-80445-9 1. utgave, 1. opplag 2023 Omslagsdesign: Trine + Kim designstudio Omslagsfoto: Adobe Stock / komponert ved hjelp av data og innhold fra NASA. Digitalt forbedret. Sats: Trine + Kim designstudio Trykk og innbinding: Livonia Print Sia, Latvia 2023 Satt i 11/15 pkt. Kiperman og trykt på 110 g Amber Graphic 1,21 Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med Cappelen Damm AS er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel. Finner du feil i publikasjonen, ta gjerne kontakt med Cappelen Damm. www.cappelendamm.no
Innhold Det magiske nordlyset.................................................................... 8 Nordlyset blir til .................................................................................11 Navnet skjemmer ingen ............................................................. 23 Fortellende farger og fasonger .............................................. 29 Å spå nordlyset.................................................................................. 53 Nordlysets sykluser ........................................................................61 Fra bifrost til Birkeland ..............................................................69 Birkelands revolusjon...................................................................81 Viten fra innsiden av nordlyset............................................ 89 Teknologiens fiende ...................................................................... 97 Lyden av nordlyset .......................................................................105 Dyrene under nordlyset ............................................................ 111 Nordlys på andre planeter.......................................................119 Et verktøy i jakten på liv ..........................................................143 Kunstig nordlys ..............................................................................155 Nei, dette er ikke nordlys ........................................................163 Et lys ved navn STEVE..............................................................169 Bli en folkeforsker!....................................................................... 177 Se mot nord........................................................................................ 181 Takk .........................................................................................................186 Kilder .....................................................................................................188
NORDLYSET
6
7
Det magiske nordlyset Noen av forfedrene våre fryktet det, andre tilbad det. Kunstnere har latt seg inspirere av det i over 30 000 år, og fremdeles strømmer turistene til for å se det. Nordlyset – aurora borealis. Det vakre grønne lyset har danset over himmelen siden jorda oppstod. «Intet syn mellom himmel og jord er større og mer over veldende skjønt enn nordlyset under sine store utfoldelser her oppe», skrev Matti Aikio (1872–1929), Norges første samiske forfatter. De som har sett nordlyset, beskriver synet som en storslagen og magisk opplevelse. Det er ikke rart at nordlyset har vært forbundet med myter og magi i tusenvis av år. I dag vet vi at det finnes vitenskapelige forklaringer på nord lyset. Men kunnskap gjør ikke nordlyset mindre magisk, snarere tvert imot. Jo mer du vet om nordlyset, jo mer vil du få ut av nordlysopplevelsen. Fargene vil for eksempel kunne fortelle deg 8
DET MAGISKE NORDLYSET
hvor høyt nordlyset svever, og formene vil kunne fortelle deg om bevegelsene til jordas magnetfelt. Kunnskap om nordlysvarsling og naturlige variasjoner i nordlyset vil også gjøre det lettere å komme seg ut til rett tid. Nordlyset er ikke bare en spektakulær visuell opplevelse. Det påvirker livet på jorda. Etter å ha lest denne boka vil du kanskje legge ekstra godt merke til hvordan hunden din oppfører seg under nordlyset. Hvis du foretrekker et moderne liv med innlagt strøm, nettbank og GPS, vil du nok være takknemlig for at nordlyset ikke går bananas hver natt. Kanskje vil du også sende en tanke til fjerne planeter og utenomjordisk liv neste gang du ser nordlys. Du kan lese boka fra perm til perm, eller hoppe rett til det kapittelet som pirrer nysgjerrigheten din mest. Kapitlene er skrevet slik at du skal kunne lese dem uavhengig av hverandre. Kos deg med lesingen, og lykke til med nordlysjakten! 9
10
Nordlyset blir til Hva er egentlig nordlys? Og hvor kommer det fra? Dette er spørsmål som mennesker har grublet over i uminnelige tider. I denne boka spiser vi desserten først. Takket være mange kloke hoder og årevis med forskning kan vi nå servere svaret på nordlysgåten på et sølvfat. Bon appétit!
Alt starter på sola Kokende og glødende gass så langt øyet kan se. Med en over flatetemperatur på 5600 grader celsius er ikke sola noe gjestmildt sted. Den brennheite kula er laget av en slags gass som kalles plasma. Men på tross av sterk tyngdekraft klarer ikke sola å holde alle plasmapartiklene på plass. Den høye temperaturen gir plasmapartiklene nok energi til å overvinne tyngdekraften fra sola. Hvert sekund lekker omtrent fire millioner tonn plasmapartikler ut i verdensrommet. Til sammen utgjør disse 11
NORDLYSET BLIR TIL
partiklene solvinden, og den er på vei rett mot jorda. Men før vi tar fatt på solvindens ferd mot jorda, skal vi se nærmere på hva plasma egentlig er.
Is, vann, damp og plasma På barneskolen lærer du at et stoff kan være fast, flytende eller i gassform. Vann brukes gjerne som eksempel. I hverdagen erfarer vi at is er hardt og stivt. Det er fordi vannmolekylene i isen er festet godt sammen i et bestemt mønster. Etter hvert som isen varmes opp, får vannmolekylene mer energi. Da klarer de å rive seg løs fra det strenge mønsteret. De begynner å bevege seg rundt hverandre slik at vi får flytende vann. Men det stopper ikke her. Hvis vi fortsetter å varme opp vannet, vil vannmolekylene få enda mer energi. Plutselig klarer vannmolekylene å rive seg helt løs fra hverandre. De begynner å sveve rundt i form av gass. Her stopper nok de fleste naturfagslærere på barneskolen. Men dette er ikke slutten for vannmolekylet. Eller, på en måte er det det. Et vannmolekyl er satt sammen av hydrogen og oksygen. Hvis vi fortsetter å varme opp vanndampen, vil hydrogenet og oksygenet slippe taket og rive seg løs fra hverandre. Da har vi strengt tatt ikke noe vannmolekyl lenger. Men hydrogenet og oksygenet kan deles opp i enda mindre biter. Til slutt står vi igjen med en suppe av elektroner, ioner og nøytroner. Denne suppa kalles plasma. Sola er en glødende plasmakule. Her ser vi den med solart bluss på venstre side. 13
NORDLYSET
Plasma oppfører seg ganske likt som vanlig gass, men det finnes én viktig forskjell. I motsetning til vanlige gasspartikler har plasmapartikler elektrisk ladning. Ionene har positiv lad ning, og elektronene har negativ ladning. Det er slike ladede partikler sola skyter ut mot jorda. Men de ladede partiklene reiser ikke alene. Fordi de er elektriske, klarer de å dra med seg noe annet fra sola. Her kommer et viktig prinsipp fra fysikken inn i bildet. Elektrisitet og magnetisme henger sammen.
Elektrisitet + magnetisme = sant Har du induksjonsplatetopp på kjøkkenet? Eller lader du mobil telefonen din trådløst? Da utnytter du et prinsipp som er viktig for nordlyset. I gamle dager trodde man at elektrisitet og magnetisme var to forskjellige ting. Men så fant man ut at de egentlig bare var to sider av samme sak. Hvis du beveger en magnet ved siden av en ledning, vil det begynne å gå strøm i ledningen. Og hvis det går strøm i en ledning, vil det oppstå et magnetisk felt rundt ledningen. Det er dette som skjer når du skrur på en induksjonsplatetopp. Da setter du på strømmen som går gjennom et kobberrør under plata. Der med oppstår det et magnetfelt på platetoppen. Når du plasserer en kjele midt i magnetfeltet, dannes det elektrisk strøm i selve gryta, og dette skaper varmen som til slutt gjør ar du kan koke opp en deilig porsjon med tomatsuppe. Men fra en suppe til en annen: La oss dra tilbake til plasmasuppa på sola. 14
NORDLYSET BLIR TIL
Solvinden river med seg magnetfeltet til sola Så langt har vi stadfestet at solvinden består av bitte små elek trisk ladede partikler som kalles plasma. I tillegg har vi sett at elektriske og magnetiske ting henger sammen. Det er også tilfellet når sola skyter ut elektrisk ladede partikler mot jorda. Partiklene fra sola henger sammen med solas magnetfelt og drar det med seg. Derfor blir solvinden selv magnetisk. Dette er avgjørende når solvinden treffer jorda, men først må solvinden fly omtrent 150 millioner kilometer gjennom verdensrommet. Verken Usain Bolt eller en gepard ville hatt en sjanse i et kappløp med solvinden. Mens Usain Bolt kan løpe mer enn 10 meter i sekundet og geparden 36, fyker solvinden av gårde med en gjennomsnittsfart på 400 000 meter i sekundet! Med denne farten bruker solvinden omtrent fire døgn på å nå jorda. Det første den treffer, er jordas magnetfelt.
Det magnetiske skjoldet Vi mennesker kan prise oss lykkelige for at jorda er satt sammen akkurat slik den er. I midten av jorda er det en hard og fast kjerne av jern. Rundt kjernen flyter det smeltet stein som kalles magma. Varmen i jorda og jordas rotasjon får magmaen til å virvle rundt og bevege seg. Men i den flytende magmaen finnes det elektriske ladninger. Når ladninger beveger seg, får vi elektrisk strøm. 15
NORDLYSET
Illustrasjon av jordas usynlige magnetosfære.
Dette betyr altså at det finnes elektriske strømmer inni jorda. Heldigvis for oss betyr det at vi får et magnetfelt rundt jorda som beskytter oss mot solvinden. Jordas magnetfelt kan minne om et usynlig garnnøste med tusenvis av magnetiske tråder. Den ene enden av hver tråd er festet til Nordpolen. Den andre enden er festet til Sørpolen. Sammen surrer de magnetiske trådene jorda inn med lag på lag av magnetfelt. Det magnetiske garnnøstet rundt jorda er ikke symmetrisk. Det sørger solvinden for. På dagsiden av jorda presser solvinden magnetfeltet sammen så det blir flatere. På nattsiden av jorda dras magnetfeltet utover som en lang hale. Denne halen kalles magnetfelthalen. 16