Litir norðurljósanna

Norðurljósasprengja sem átti sér stað í lok febrúar árið 2014. Mynd tekin við Akrafjall á Vesturlandi. Fallegir litir og mikill dans. Canon 5DM3 – 16-35mm II, f/2.8, 6 sec, iso 6400.

Litir í norðurljósum geta verið mjög fallegir eins og allir vita. Norðurljósin eru einnig missterk og hafa ýmsar formgerðir. Litadýrð norðurljósa stafar frá nitri og súrefni í andrúmsloftinu. Margir af litum norðurljósanna myndast við svokallaðar forboðnar færslur eða ummyndanir milli orkustiga í sameindum og frumeindum í ystu lögum lofthjúpsins. Með því er átt við að færslurnar gerast ekki á þann hátt sem algengastur er og taka því talsvert lengri tíma en ella. Þetta gerist ekki við venjulegar aðstæður á jörðu niðri af því að hér er gasið þétt og árekstrar sameindanna svo tíðir að forboðnu færslurnar ná ekki að gerast. Hins vegar hafa menn getað líkt eftir litrófi norðurljósanna í tilraunastofum.
Auk þess sem sjálf orkustig sameinda og frumeinda eru háð efninu og jónunarástandi þess eins og áður er sagt, þá fer það eftir orku örvunaragnanna, í þessu tilviki fyrst og fremst rafeindanna í sólvindinum, hvort tiltekið orkustig næst eða ekki, en af því ræðst síðan hvort litirnir sem samsvara orkustiginu koma fram í útgeisluninni frá gasinu.

Norðurljós við Reykjanesvita, Valahnjúkur í hægra horni. Kórónan sést vel á þessari mynd og fjólublár og blár litur í ljósunum.

Samspil súefnis og niturs og hlutföll þeirra í mismunandi hæð veldur dæmigerðum birtingarformi norðurljósa. Súrefni er sérstakt að því leitinu og það getur tekið þrjá fjórðu úr sekúndu til að ljóma grænu ljósi og allt að tveim mínútum til að ljóma rauðu. Árekstrar við önnur atóm eða sameindir verður til þess að orkan nær ekki að losna út sem ljóseindir. Efst í gufuhvolfinu eru bæði hærra hlutfall af súrefni og lítill agnaþéttleiki svo að árekstrar eru nógu sjaldgæfir til þess að súrefni geti geislað frá sér rauðu. Árekstrar eru hins vegar mun tíðari í lægri hæðum þannig að rauða geislunin hefur ekki tíma til að myndast.
Þetta er ástæðan fyrir litamismuninum eftir hæð norðurljósanna. Í mikilli hæð er rauði litur súrefnis ráðandi, svo kemur græni litur súrefnis og blárauði litur nitursins. Styrkur geislunar frá nitri er sambærilegur og fyrir græna ljósið frá súrefninu en hins vegar eru augu mannsins næmust fyrir grænu ljósi og því finnst okkur styrkur þess sé meiri.

Árekstur rafagna og súrefnisfrumeinda í 100-200 km hæð gefur af sér grænleitt ljós, sem er algengasti liturinn. Græna lína norðurljósanna hverfur fyrir neðan 100km, þar sem mjög lítið er af súrefni.

Frá súrefnisatómum getur líka stafað rauður litur sem helst sést ofarlega í bogum og böndum, áreksturinn á sér þá stað ofar en grænu ljósin ca. 200-400 km hæð, en algengara er að rauður litur komi fram neðst í geislóttum böndum, og stafar sá litur frá nitursameindum (köfnunarefnissameindum).

Frá röfuðum nitursameindum stafar fjólublár litur sem stundum sést.

Dauf norðurljós sýnast einatt gráhvít, og er orsök þess yfirleitt sú, að ljósin eru of dauf til að litaskyn augans nái að greina hinn eiginlega lit.

Einnig getur komið fyrir, jafnvel í björtum norðurljósum, að rauður, grænn og blár litur blandist svo saman, að ljósið sýnist gult eða hvítt.

Norðurljós á Hofsósi, fyrir neðan sundlaugina. Dauf ljós sem eru allt að því hvít.

Heimildir:
http://halo.internet.is/nordurlj.html
http://www.geimurinn.is/stjornuskodun/nordurljosin/
http://www.mbl.is/greinasafn/grein/581934/
http://ffden-2.phys.uaf.edu/211.fall2000.web.projects/Christina%20Shaw/AuroraColors.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Aurora#Visual_forms_and_colors
https://www.thoughtco.com/causes-aurora-borealcolors-607595