Iceland at Night

Hvað er sólvindur og hvernig tengist hann norðurljósunum?

Sólvindur (e. solar wind) er straumur rafhlaðinna agna eða rafgass, aðallega rafeinda og róteinda, og segulsviðs sem berst frá stöðugt frá sólinni. Sólvindurinn ber með sér þá orku sem veldur á endanum norðurljósum.

Sólvindur (e. solar wind( er straumur rafhlaðinna agna, rafgass, aðallega rafeinda og róteinda, sem berst frá stöðugt frá sólinni. Sólvindurinn ferðast mishratt, hægt og hratt. Sólvindurinn ber með sér þá orku sem veldur á endanum norðurljósum. Hraðari sólvindur þýðir að rafhlöðnu agnirnar eru orkuríkari þegar þær skella á Jörðinni. Hraðari sóvindur þýðir því gjarnan bjartari og kvikari norðurljósasýningar. Hærri þéttleiki sólvindsins þýðir að litirnir verða meiri og bjartari.

Í námunda við Jörð er hinn hægi sólvindur alla jafna á um 300-400 km hraða á sekúndu. Hærri vindhraði en 400 km/s er álitinn hraðfara. Hraðari sólvindur þýðir orkuríkari sólaragnir sem valda meiri áhrifum á Jörðin, ekki aðeins bjartari norðurljós, heldur hefur hann líka stundum segulstorma í för með sér.

Því hraðari sem sólvindurinn er, því breiðara verður norðurljósabeltið og því sunnar á hnöttinn færist það (eða norðar í tilviki suðurljósabeltisins).

Hér er undir sést núverandi hraði og þéttleiki sólvindsins. Gögnin koma frá DSCOVR gervitunglinu.

Sólvindur í rauntíma

Komutími sólvinds

Hraður sólvindur er lykillinn að virkum norðurljósum

Hraði sólvindurinn berst út um kórónugeilar sem eru opnur í segulsviði sólarinnar og teygja sig langt út í geiminn. Úr kórónugeilum getur vindhraði sólvindsins náð um 800 km/s. Þegar kórónugos verða frá virkum svæðum í námunda við sólbletti getur hraði sólvindsins orðið allt að 3000 km/s í námunda við Jörðina.

Segulsvið Jarðar ver okkur fyrir þessum orkuríku rafhlöðnu ögnum. Segulsviðið myndar risavaxna bólu eða svæði í kringum Jörðina sem kallast segulhvolf (e. magnetosphere). Á daghliðinni sem snýr að sólinni þjappar sólvindurinn ssegulsviðinu saman en strekir á sviðinu á næturhliðinni, sem snýr frá sólu, svo til verður segulhali (e. magnetotail). 

Sólvindurinn hefur innbyggða segulsviðsstefnu sem kallað er Bz og snýr ýmist í norður eða suður, eins og segull með jákvæða eða neikvæða stefnu. 

Þegar sólvindurinn skellur á segulhvolfinu hrekkur hann til baka út í geiminn ef stefnan er í norður. Ef stefnan er hins vegar í suður (neikvæð) – gagnstætt norðurstefnu segulsviðs Jarðar – samtengjast tvö gagnstæð segulsviðs sólvindsins og Jarðar. Þá opnast glufa í segulsviði Jarðar sem hleypir rafögnunum inn, eins og gluggi hefði verið opnaður.

Þessi segulsamtenging gerist fyrst á dægurhlið Jarðar og síðan aftur á næturhliðinni, í segulhalanum. Þegar það segulsviðslínurnar tengjast saman aftur fá rafagnirnar sem eru fastar í sviðinu hröðun. Þær spíralast meðfram segulsviðslínum Jarðar í átt að pólsvæðunum. Þar skella rafeindarnar á atómum og sameindum í efri hluta andrúmsloftsins. Orkan er þá orðin slík að nitur og súrefni örvast og gefa þá frá sér ljós. Þannig verða norðurljós til. 

Rafhlöðnu agnirnar sem valda norðurljósunum koma sem sagt ekki beint frá sólinni heldur úr segulhvolfi Jarðar, úr segulhalanum sem snýr frá sólu. Það er því samspil sólvindsins og segulsviðs Jarðar sem veitir ögnunum þá orku sem þarf til að mynda ljósadýrðina. Þetta skýrir líka hvers vegna norðurljósin eru að meðaltali algengust í kringum miðnætti.

Hraður sólvindur getur valdið segulstormum

Hraðari sólvindur er gjarnan nógu orkuríkur til að valda miklum truflunum á segulsviði Jarðar sem kallast segulstormar. Kp-gildið er notað til að lýsa umfangi segultruflanna af völdum sólvindsins á kvarða frá 0-9. Kp-gildi frá 5-9 merkir að segulstormur eigi sér stað, þar sem 5 er lítilsháttar stormur en 9 ofsafenginn. Lítilsháttar stormar eru mjög algengir, sér í lagi í norðurljósabeltinu.

Ofsafengnir stormar (Kp 9, G5) eru mjög sjaldgæfir, sem betur fer. Við kröftugustu segulstorma spanast upp jarðstraumar sem geta valdið margvíslegu tjóni.

Segulstormar og norðurljós eru algengust á vorin og haustin, mánuðina í kringum jafndægur.

Sólvindshvolfið

Meira en milljón tonn af sólvindi berst í allar áttir út í sólkerfið á hverri sekúndu. Þrýstingurinn af hans völdum heldur öllum reikistjörnunum inn í segulbólu sem kallast sólvindshvolf (e. heliosphere). Sólvindshvolfið ver Jörðina og aðrar reikistjörnur fyrir orkuríkum geimgeislum.

Þegar sólvindshraðinn er lágur er sólvindshvolfið minna. Gerist það einkum nálægt lágmarki sólsveiflunnar. Þegar sólvindshraðinn eykst á ný þenst sólvindshvolfið út.

Sólin snýst um sjálfa sig á 27 dögum eða svo. Snúningurinn veldur því að innbyggða segulsviðið í sólvindinum myndar þyril sem kenndur er við sólareðlisfræðinginn Eugene Parker. Parker-þyrillinn er á ýmsan hátt eins og pilsaþytur ballerínu með hæðum og lægðum.

Heimildir og ítarefni