Tolkung/Shutterstock
Norrskenet - norrskenet och södra ljuset - är utan tvekan de mest fantastiska himmelska visningarna på jorden. När du är på rätt plats vid rätt tidpunkt blir himlen ovanför dig en dynamisk duk av glödande gardiner som skiftar och skimrar i livfulla nyanser.
En typisk kväll är den dominerande färgen en mjuk grön, men under rätt förhållanden kan du också se röda, blåa, lila, gula eller till och med rosa. Varje nyans berättar en historia om partiklarna och gaserna som skapar den.
För att förstå varför norrsken finns i olika färger, hjälper det att förstå deras ursprung. Solen avger kontinuerligt en högenergiström av partiklar – mestadels väte och heliumkärnor utan elektroner – känd som solvinden. Medan det mesta av denna ström avböjs av jordens magnetosfär, leds en del mot polerna, där den kolliderar med den övre atmosfären och sätter scenen för norrskenets glöd.
Juan Maria Coy Vergara/Getty Images
Grönt är den vanligaste norrskensfärgen eftersom människans syn är särskilt känsligt för det i svagt ljus. Ljuset kommer från exciterat atomärt syre, inte syret vi andas. När högenergipartiklar stöter in i atmosfärens syre, lyfter de dess elektroner till högre energinivåer. Den exciterade atomen avger sedan en grön foton när den slappnar av.
Till skillnad från gaser som natrium eller neon, som återgår till grundtillstånd nästan omedelbart, tar atomärt syre ungefär tre fjärdedelar av en sekund att avexcitera. I tätare, lägre lager av atmosfären kan kollisioner med andra partiklar släcka denna process innan atomen har en chans att glöda, vilket begränsar gröna utsläpp till höjder runt 60 miles och högre.
David Mcnew/Getty Images
Röda norrsken uppstår både ovanför och under de välbekanta gröna banden, vart och ett med en distinkt källa. Över 150 mil driver syret återigen det röda skenet. På dessa högre höjder är kollisioner sällsynta, vilket gör att exciterade atomer kan hålla kvar sin energi längre. Efter en kort paus släpper de en röd foton innan de slutligen återgår till marktillståndet.
Under de gröna banden kommer den röda luggen från molekylärt kväve, vilket ger en lätt violettröd ton. Denna röda färg på lägre höjd är sällsynt eftersom endast de mest energiska solpartiklarna kan tränga in under 60 miles, där kväve dominerar.
Under kraftiga solstormar kan intensiva skurar av partiklar – som koronala massutkastningar – antända röda norrsken långt utanför polarområdena. När en flod av högenergipartiklar träffar syre runt 200 miles upp, är den resulterande glöden tillräckligt stark för att vara synlig över ett brett område.
Arctic-images/Getty Images
Blå eller lila nyanser produceras av joniserat molekylärt kväve, som lyser runt 60 miles under perioder med stark solaktivitet. När joniserat och neutralt kväve samexisterar kan deras utsläpp blandas och skapa färger som sträcker sig från magenta till djupblått.
Högre upp i atmosfären (över 180 miles) kan väte och helium avge svagt blått eller lila ljus, även om detta bara kan upptäckas under exceptionellt mörk himmel och intensiv solinsläpp.
Gula norrsken är resultatet av en blandning av den gröna syreemissionen och den röda glöden från icke-joniserat kväve. Denna kombination är ovanlig eftersom den kräver både excitation av kväve på låg höjd och närvaro av syre på något högre höjd.
Nasa/Getty Images
Jorden är inte den enda planeten som är värd för norrsken. Varje planet med atmosfär utom Merkurius visar norrskensaktivitet, även om utseendet varierar. Venus och Mars, som saknar starka magnetfält, upplever norrsken varhelst solpartiklar når sina tunna atmosfärer.
Gasjättarna sänder ut ultravioletta norrsken, med Jupiters utbrott tillräckligt intensiva för att producera röntgenstrålar. Saturnus norrsken inkluderar synligt ljus som skulle verka rött för en observatör ombord på en rymdfarkost, medan Uranus visar infraröda norrsken och Neptunus glöd observeras i radiovågor.
Flera månar uppvisar också norrskensfenomen. Jupiters galileiska månar visar synliga norrsken dominerade av rött syreljus, med Io som tillför orange natriumutsläpp. Neptunus måne Triton kan vara värd norrsken, men dess stora avstånd begränsar detaljerade observationer.
