Nordlyset eller Hva kan vi lære av nordlysstudier? Dag A. Lorentzen, Assoc. Prof., Space Physics Dept. of Geophysics UNIS

Transkript

1 Nordlyset eller Hva kan vi lære av nordlysstudier? Dag A. Lorentzen, Assoc. Prof., Space Physics Dept. of Geophysics UNIS

2 Introduksjon til vekselvirkningen mellom sola og jorda Innledning Nordlyset over Svalbard Infrastruktur, og den nye nordlysstasjonen Kjell Henriksen Observatoriet Forskningsområder i dag innen romfysikk på Svalbard Bilde av nordlys sett fra romferga (NASA).

3 Litt historie Erkjennelsen at nordlyset hadde noe med sola og gjøre kom i små steg: rundt 1741 oppdaget Olof Hiorter ( ) og Anders Celcius ( ) at nordlyset opptrer når det er forstyrrelser i magnetiske kompass i 1770 sier Johan Carl Wilcke ( ) at nordlysstråler retter seg etter magnetfelt linjer i 1851 viser Sir Edwart Sabine ( ) at solas 11 års solflekk syklus, og jordas geomagnetiske aktivitetssyklus er den samme

4 Litt historie Men først når Kristian Birkeland ( ) kom på banen ble sammenhengen forstått i klartekst. Birkeland konkluderte sine undersøkelser i 1902/03 med at nordlyset er assosiert med elektriske strømmer som flyter langs jordas magnetfeltlinjer (Birkeland strømmer). Dette ble ikke bevist før nøyaktig 60 år senere ved hjelp av satellitt data. Hans berømte Terrella eksperimenter, viste at dersom elektroner ble skutt mot en magnetisert sfære i vakuum, fikk man en lysende ring rundt polene. Birkeland var den første ordentlige nordlysfysikeren! Birkeland var beviset på at: eksperimenter + teori = innovasjon (60 patenter).

5 Den norske 200 kr seddelen Forsiden av 200 kr seddelen, med nordlysbue og Terrellaen. Mer om baksiden senere.

6 Sola vår nærmeste stjerne

7 Sola vår nærmeste stjerne Fotosfæren er den synlige overflaten til sola, og her finner vi solflekkene En prominence er en sky av gass som står ut fra overflaten

8 Prominence Bue-formen kommer av sterke magnetfelt som fanger inn den ioniserte gassen.

9 Solar flare Ett av de sterkeste utbruddene på sola. Denne typen utbrudd kan forårsake store skader på blant annet satellitter i bane rundt jorda.

10 Solvinden Solvinden En av de viktigste kildene til solvinden er koronahull Energetiske elektroner og protoner strømmer fra sola, og lager en vind av partikler som kommer mot jorda i stor hastighet. Jordas magnetfelt verner oss fra farlig partikkelstråling

11 Solvinden i dag:

12 Jordas magnetosfære Legg spesielt merke til IMF og CUSP området

13 Åpen og lukket magnetosfære

14 Nordlyset lages av solvindpartikler

15 Dag og nattnordlys Nordlysovalen står i ro i forhold til sola. Jorda roterer under.

16 Baksiden av den norske 200 kr seddelen

17 Nordlys sett fra Nordlysstasjonen i Adventdalen

18 Nordlys sett fra Nordlysstasjonen i Adventdalen

19 Romforsknings-infrastruktur på Svalbard God infrastruktur for romforskning på Svalbard Kjell Henriksen Observatory (LYR) EISCAT (LYR) SvalRak drives av Andøya Rakettskytefelt (NYA) Nordlysstasjon, UiO (NYA) Nordlysstasjon, Kina (NYA) Nordlysstasjon, Russland (BAB) Ser nærmere på to av disse: EISCAT og KHO Foto: A. Simmons Foto: M. Blixt

20 EISCAT Svalbard Radar (ESR) European Incoherent SCATter radar 32 m styrbar, og 42 m fast (langs magnetfeltet) måler på parametere i ionosfæren: elektron-tetthet, elektrontemperatur, ione-temperatur og ione-hastighet høydeprofiler ~ km EISCAT har som mål å kjøre 24/7 under IPY. Foto: D. Lorentzen

21 Kjell Henriksen Observatory Den gamle Nordlysstasjonen nær 30 år gammel. Utdatert, for lite plass, økende lysforurensning. Prof. Dr. 2 Kjell Henriksen Den gamle Nordlysstasjonen. (Foto: F. Sigernes).

22 Kjell Henriksen Observatory

23 Kjell Henriksen Observatory

24 Kjell Henriksen Observatory

25 Forskningsfokus Solvind/magnetosfære/ionosfære vekselvirkninger Dagnordlys og plasmafysiske prosesser relatert til dette, e.g.: ion outflow polar cap patches magnetospheric boundary layers For å få dette til sammenstilles data fra bakkebasert radar og optikk, samt rakett og satellitt målinger.

26 Optikk og rakettmålinger Magnetospheric boundary layers NASA SCIFER (aka Jeltsin-1) data og optikk fra nordlysstasjonen i Adventdalen (Lorentzen et al.)

27 Optikk, radar, satellitt og rakett Ion outflow atmosfæren puster ut oksygen: NASA, SERSIO (Lorentzen, et al.)

28 Applikasjoner for denne type grunnforskning GPS

29 Kommunikasjon Applikasjoner for denne type grunnforskning

30 Klimastudier Applikasjoner for denne type grunnforskning

31 Applikasjoner for denne type grunnforskning Romvær varsling av uvær i det nære verdensrommet

32 Applikasjoner for denne type grunnforskning Nordlysstudier på andre planeter (f.eks. Jupiter og Saturn)