Norrskenets koder

Ibland finns det vågor på en liten tjärn i skogen, varför? Är det fiskarna eller är det vinden eller …

Sittande vid en skogstjärn en lugn dag ser man en blank vattenyta som plötsligt bryts upp av ett smalt stråk, förmodligen en fisk som kommit nära ytan. Då och då kommer små vindpustar som får vattenytan att fläckvis rysa. Om vindpustarna är för svaga händer ingenting! Det är fascinerande att sitta och känna den svaga vinden och se på vattenytan.

Men varför blir det fläckvisa krusningar med skarpa gränser?

Varför finns det norrsken och varför uppträder det ibland som smala gröna böljande draperier med tydliga röda strålar och ibland som ett fast rött sken över nästan hela himlen?

Finns det gemensamma koder för de olika vågmönstren på skogstjärnens vattenyta och Norrskenets böljande eller stabilt lysande på natthimlen?

Vår atmosfär övergår vid cirka 100 km höjd till jonosfären som är en elektriskt aktiv atmosfär. Jonosfären upptäcktes i början av 1900-talet. Man fann nämligen att utsända radiovågor kunde nå långt bakom horisonten. Vågorna tycktes reflekterade av någonting högt upp i atmosfären. Hur själva reflektionen gick till kunde man förklara först i slutet på 1930-talet men det fanns en omedelbar tillämpning genom radiokommunikation med kortvåg över långa sträckor. Denna tillämpning bidrog till att Jonosfärobservatoriet i Lycksele etablerades 1958. Man ville undersöka hur norrskenet påverkade reflektionerna.

Numera är Ozonskiktet, 30 km upp i vår atmosfär, mer känt än jonosfären eftersom andra tekniker för kommunikation huvudsakligen används idag.

Jonosfären sträcker sig upp till 400 km och därefter tar magnetosfären vid. Magnetosfären består av jordens magnetfält med infångade partiklar från solen.

Det lämpligaste sättet att studera magnetosfären är numera med satelliter. På 60-talet kunde man med hjälp av s.k. visslare få en bra idé om hur partiklarna var fördelade ute i magnetosfären. Visslare skapas av åskurladdningar och går ut i magnetosfären och tillbaka igen. Skapas de på södra halvklotet kommer de tillbaka på norra. Nu är vi ute i rymden och vår jord betraktar vi som en planet vilken som helst.

Det är viktigt att få en bild av jordens magnetfält. I fysiken är ett fält i ett rum en tillordning av något till varje punkt i rummet. Hemma har vi t.ex. det intressanta temperaturfältet, som är olika gradtal tillordnat varje plats i rummet. Några kanske tycker fönster- och golvdrag är intressantare eftersom de har både riktning och styrka, så kallade vektorer! Ett magnetfält har också både riktning och styrka och är alltså en tillordning av vektorer till varje punkt i rummet, ett vektorfält!

Norrskenet är ett mångfasetterat fenomen som har

Ø storskaliga, rörliga och sammanhängande strukturer som vi förklarar med hjälp av magnetosfärsplasmafysik

Ø småskaliga strukturer med ”snabba” tidsvariationer som vi förklarar med hjälp av jonosfärsplasmafysik

Ø olika färger som vi förklarar med hjälp av atomfysik

I början på 1900-talet var man inte helt överens om vad norrskenet egentligen bestod av, men man anade att det hade med elektriska och magnetiska fenomen att göra. Därför är det viktigt att förstå något av elektromagnetismen. Elektriska och magnetiska fält samverkar och de ska egentligen inte studeras var för sig. Det fick Einsteins relativitetsteori oss att begripa.

Det elektromagnetiska fältet i ett plasma är ett dynamiskt system. En kula som hänger i en fjäder kan pendla samtidigt som den rör sig upp och ner. Den är också ett dynamiskt system!

Många fascineras av det kraftiga norr-skenets alla färger. Till och med purpur, som inte finns i regnbågen, kan finnas i kraftiga norrsken! Hur kommer det sig? Vad ska man titta efter i norrskenets färger? Det är intressant och kan kopplas till konstnärers färgfunderingar.

I början på 1900-talet var man inte helt säker på hur högt upp från jorden norrskenet fanns. En känd norrskensforskare vid namn Birkeland byggde ett observatorium på en 2 km hög bergstopp och hoppades få se norrskenet ovanifrån.

Han och hans medarbetare kunde efter kortvariga observationer få klarhet i att norrskenet finns åtskilliga 10-talet kilometer högre upp. Det är således intressant att få lite hum om var och hur norrskenet förekommer uppe i rymden.

På 1800-talet trodde vissa etablerade fysiker, en av dom var Lord Kelvin, att det var omöjligt för solen att påverka norrskenet med sitt magnetfält. Lord Kelvin agerade också i mitten av 1800-talet, i samband med den första atlantkabeln, med en teori som visade att det egentligen gjorde det helt omöjligt att längs kabeln sända signaler som hade någon som helst styrka eller information vid ankomsten. Han förbisåg kabelns induktans och det kan jämföras med att han inte kände till att ett lokaliserat magnetiskt plasma kan slungas ut från solen och nå jorden med sin fulla styrka! Plasmats magnetfält påverkar jordens magnetfält och de befintliga partiklarna störs i sina banor. Partikelsvärmar bildas som kan skapa spännande rörliga norrskensbågar med livliga strålar som vandrar fram och tillbaka.

Utställningen Norrskenets koder är en interaktiv och fragmentarisk utställning. Min förhoppning är att besökaren skall få en helhetsbild som ger upphov till egna funderingar och frågor som han eller hon har möjlighet att ställa.

Finns det något gemensamt hos skogstjärnens vattenvågor och norrskenets böljande på himlen? Ja, det finns gemensamma koder för bägges vågor och det är svårt att avgöra vilket av fenomenen som är mest innehållsrikt!