Vefsíða um norðurljós

Fyrir nokkru birtist kynningartexti um norðurljós á Stjörnufræðivefnum (sjá hér). Ekki er tekið fram hver hefur samið þennan texta, en á einum stað er talað um höfunda (í fleirtölu). Þetta er metnaðarfull vefsíða, áferðarfalleg og myndskreytt. Þegar grannt er skoðað sjást þó ýmis merki um fjótfærni: ritvillur, ósamræmi milli kafla og jafnvel staðreyndavillur. Það síðasta snertir undirritaðan óbeint því að í heimildalista neðanmáls er vísað í það sem hann hefur  sett á vefsíður. Textinn ber þó með sér að margt hefur verið sótt í aðrar heimildir. Nauðsynlegt þykir að leiðrétta nokkur atriði sem telja má villandi eða beinlínis röng.

1. Inngangur

Í inngangi segir:

"Algengustu litir norðurljósa eru gulgrænn, grænn og rauður sem súrefni gefur frá sér en rauðleit og fjólublá litbrigði af völdum niturs sjást líka stundum."

Af þessu myndi lesandi álykta að súrefni gefi frá sér bæði gulgrænan og grænan lit, en svo er ekki. Liturinn sem súrefni gefur frá sér og algengastur er í norðurljósum er bundinn við eina litrófslínu, við 557,7 nanómetra bylgjulengd. Þessi litur er yfirleitt kallaður grænn. Það er ekki fráleitt að kalla hann gulgrænan, en þetta er einn litur en ekki tveir. Seinna í textanum (í 3. kafla) er sérstaklega fjallað um lit norðurljósa. Þar leiðréttist þetta, en er þó varla nógu skýrt fram sett.

Næst segir um norðurljósabeltið:

"Beltið getur stækkað við segulstorma sem verða í kjölfar öflugra sólblossa og kórónuskvetta. Þá geta norðurljós sést í suðlægum löndum en slíkt er sjaldgæft."

Þarna er um hugtakarugling að ræða. Norðurljósabeltið er svæði þar sem norðurljós eru að meðaltali algengust. Þetta belti breytist ekki við óróa á sólu. Svæðið sem norðurljós ná yfir á tiltekinni stundu heitir hins vegar norðurljósakragi eða norðurljósasveigur, og það svæði getur stækkað og færst til fyrir áhrif frá sólu, ekki aðeins þegar kórónuskvettur ná til jarðar, heldur einnig þegar jörðin lendir í langvinnum rafagnastraumum úr kórónugeilum. Í síðari kafla, sem ber yfirskriftina "Norðurljósabeltið" er þessi hugtakaruglingur endurtekinn.

2. Myndun

Í þessum kafla segir:

"Norðurljósin myndast þegar hraðfleygar rafhlaðnar agnir frá sólinni, aðallega rafeindir, rekast á atóm og sameindir í um 100 km hæð yfir Jörðinni."    

Hér gætir talsverðrar ónákvæmni, enda segir nokkru neðar að ljósin geti mælst frá 70 upp fyrir 300 km hæð. Hið rétta er að þau hafa mælst frá 60 km og upp fyrir 1000 km hæð, þótt það sé sjaldgæft.

3. Litir

Þarna segir:

"Í 100 km hæð eða svo gefur súrefnið frá sér græna litinn kunnuglega en í um eða yfir 300 km hæð gefur það frá sér rauðan lit."

Tveimur málsgreinum neðar segir hins vegar um græna litinn og þann rauða:

"Grænn: Súrefnisatóm í 90-200 km hæð (558 nm bylgjulengd)"
"Dökkrauð: Súrefnisatóm í meira en 200 km hæð."

Þarna er augljóst ósamræmi í tölum.

Um rauða súrefnislitinn segir:

"Rauði liturinn er oft á mörkum þess að sjást með berum augum og sést oft betur á ljósmyndum."
Þetta er í sjálfu sér rétt; en þessi rauði litur er ekki sá sem venjulega sést í norðurljósunum og orsakast af örvun niturs (köfnunarefnis). Stöku sinnum sjást alrauð norðurljós, og þá er það súrefnið sem kemur við sögu.

Um rauða niturlitinn segir:

"Skærrauð: Nitursameindir í innan við 90 km hæð. Algengur litur við mestu sólstorma, þegar mjög orkuríkar rafeindir örva sameindirnar."

Þetta er villandi, því að þessi litur er mjög algengur í norðurljósunum og takmarkast ekki við mikla sólstorma. Hann sést neðst í bogum og böndum og blandast gjarna bláum niturlit þannig að úr verður fjólublár litur.

4. Sólvindur

Þarna stendur: "Í sólvindinum er segulsvið sólkerfisins."

Þetta er villandi, því að sólkerfið sem slíkt hefur ekki segulsvið. Sjá nánar í umfjöllun um 9. kafla.

5. Hraði

Í þessum kafla er fjallað um hraða sólvindsins. Þar segir: "Við kórónuskvettur getur vindhraði sólvindsins náð allt að 3000 km/s. Nái svo hraðfleygur sólvindur til Jarðar verður öflugur segulstormur (Kp-gilid [sic] 8-9)."

Við þetta er tvennt athugavert. Í fyrsta lagi er talan 3000 km/s of há. Mesti hraði sem mælst hefur er innan við 2500 km/s. Í öðru lagi hefur svonefnt Kp gildi ekki verið nefnt fyrr í greininni svo að almennur lesandi kemur af fjöllum.

6. Þéttleiki

Þarna er rætt um þéttleika sólvindsins. Segir þar:
"Ef gildið er um og yfir 20 róteindir á cm³ er útlitið gott en þó alls engin trygging fyrir því að norðurljós sjáist því vindhraði sólvindsins og Bt-gildið og Bz-gildið þurfa líka að vera heppileg."

Þegar þarna er komið sögu hefur lesandinn ekkert séð um  Bt-gildi eða Bz-gildi. Þessi gildi eru ekki útskýrð fyrr en í 10. kafla.

7. Kórónugeilar

Þarna stendur:

"Hraðfleygur sólvindur úr kórónugeilum getur því valdið G1 (Kp 5), G2 (Kp-6) og G3 (Kp-7) segulstormum."

Þetta er sama sagan og fyrr; hvorki G-gildi eða Kp-gildi hafa verið útskýrð áður í textanum.

8. 27 daga endurtekningin

Þessum kafla fylgja góðar skýringarmyndir, en höfundum hefur láðst að geta þess hvaðan þær eru fengnar.

9. Segulsvið sólkerfisins

Eins og áður segir er þetta villandi heiti, því að sólkerfið sem slíkt hefur ekki segulsvið heldur er þarna átt við segulsviðið í sólvindinum. Í þessum kafla segir að sólin sé risavaxinn segull með tvípólssvið 50 gauss, hundrað sinnum sterkara en segulsvið jarðar. Þetta er einhver misskilningur. Segulsvið sólar (tvípólssviðið) kemur skýrast fram við sólblettalágmark og mælist þá aðeins 1-2 gauss við skautin, um tífalt sterkara en segulsvið jarðar. Þegar virkni sólar vex verða segulsvið sólblettanna yfirgnæfandi og gera heildarmyndina afar ruglingslega, en tvípólssvið sólar veikist uns það snýst við þegar sólblettahámarki er náð. Þegar sagt er í textanum að segulsvið sólar nái út í sólkerfið, að sólvindsmörkunum, virðist átt við tvípólssviðið, en það stenst engan veginn. Stefna segulsviðsins í sólvindinum er ekki föst heldur breytileg, eins og lesandinn getur ráðið af lestri næstu kafla.

10. Bt gildið - styrkur segulsviðs sólkerfisins

Í fyrstu málsgrein segir:

"Miðlungs segulssviðsstyrkur byrja [sic] við 15nT en fyrir miðlægari breiddargráður (sunnan Íslands) eru 25nT gildi heppilegri."

Þessi setning er undirrituðum óskiljanleg.

Í sama kafla fá lesendur loks að vita hvað við er átt með Bx, By og Bz.

11. Bz í suður - Víxlverkun við segulhvolf jarðar

Þarna stendur:

"Þegar norður-suður átt segulsviðs sólkerfisins snýst í suður tengjast segulsviðslínurnar við segulhvolfi [sic] jarðar sem vísar í norður."

Þessi setning er áreiðanlega torskilin þeim sem ekki vita fyrirfram hvað um er að ræða.

Síðar er talað um L1-punktinn milli sólar og jarðar, án þess að útskýrt sé hvað átt er við.

12. Kp-gildi

Í þessum kafla fær lesandinn loksins útskýringu á því hvað Kp-gildi tákna. Skýringin er reyndar ekki rétt, því að þarna stendur:

"Á myndinni sjást mæld Kp-gildi í segulmælingastöðinni Leirvogi undanfarna viku."

Enn fremur segir:

"Þegar spár um Kp-gildi eru skoðuð er mikilvægt að hafa í hug að gildið getur verið mishátt eftir hnattstöðu. Þannig getur Kp-gildið eða segultruflanir á Íslandi verið hærra eða lægra en á sama tíma í Noregi, Alaska o.s.frv."

Þetta er ekki svo. Gildi sem fást úr mælingum í tiltekinni mælistöð heita K-gildi. Gildin úr mörgum mælistöðvum víða um heim eru síðan sameinuð í gildi fyrir jörðina í heild. Þau gildi kallast Kp-gildi.

13. Norðurljósabeltið

Þarna segir:

"Norðurljós eru tíðust innan beltis sem kallast norðurljósakraginn eða norðurljósabeltið. Norðurljósabeltið er um 2000 km frá segulpólnum og um 500 km breitt en breikkar og færist á suðlægari breiddargráður við segulstorma."

Þarna er enn ruglað saman norðurljósabeltinu, sem er skilgreint eftir meðaltíðni norðurljósa og breytist ekki nema á mjög löngum tíma, og norðurljósakraganum, sem er staðsetning norðurljósanna á tiltekinni stundu.

14. Hvar og hvenær sjást norðurljós yfir Íslandi

Í þessum kafla stendur:

"Mælingar, meðal annars í Leirvogi, sýna að norðurljós eru, að meðaltali, algengust milli 23:00 og 01:00,. Þau geta vissulega birst fyrr á kvöldin og síðar á næturnar, allt eftir aðstæðum hverju sinni."

Ekki er þetta alls kostar rétt. Könnun á tíðni norðurljósa hefur ekki verið gerð með mælingum í Leirvogi heldur með athugun á filmum úr norðurljósamyndavél á Rjúpnahæð í Kópavogi. Niðurstaðan er sýnd á línuriti hér fyrir neðan. Hámarkið reyndist vera milli klukkan 23 og 24. Á Austurlandi er hámarkið heldur fyrr, eða fyrir kl. 23 samkvæmt mælingum á Eyvindará við Egilsstaði. Það er því ekki rétt að hámarkið sé frá kl. 23 til kl. 01 eins og segir á vefsíðunni, jafnvel þótt við skilgreinum hámarkið frjálslegar en hér er gert. Skylt er að geta þess að línuritið sýnir meðaltal margra ára. Einstök ár gáfu mismunandi niðurstöður.

15. Hljóð

Um hugsanleg hljóð frá norðurljósum segir:

"Norðurljósin eru í um eða yfir 100 km hæð yfir jörðinni, þar sem loftið er of þunnt til að hljóð geti borist til jarðar. Þar að auki tæki hljóðið alla vega um 5 mínútur að berast niður til jarðar."

Þetta er villandi. Loftið í norðurljósahæð er of þunnt til að hljóðbylgjur geti myndast. Þar við bætist að hljóðbylgjur sem yrðu til ofan við 60 km hæð myndu ekki ná til jarðar heldur endurkastast upp á við.

16. Veður

Þarna segir:

"Við sjáum norðurljósin ekki á sumrin vegna birtunnar frá sólinni."

Þetta er almenn skoðun og er studd athugunum frá gervitunglum. Þær hafa sýnt að  í útfjólubláu ljósi sjást norðurljós allt umhverfis norðurskautið, bæði næturmegin og dagsmegin. Hins vegar má geta þess að sumar rannsóknir hafa bent til þess að ljósin séu ekki eins björt að degi til sökum þeirrar röfunar sem sólarljósið veldur í háloftunum.

17. Útlit norðurljósa

Þarna stendur:

"Norðurljós líta oftast út eins og langir, mjóir ljósbogar eða -stólpar sem liggja frá austri til vesturs á norðurhluta himins."

Í þessu felst nokkur mótsögn. Algengustu norðurljós eru bogar og bönd. Til að þau gætu myndað "stólpa" þyrftu þau að teygjast lóðrétt upp. Það myndi tæplega gerast ef þau væru á norðurhimni og lægju frá austri til vesturs.

Stefna norðurljósaboga er að jafnaði hornrétt á áttavitastefnuna. Þeir fylgja því ekki nákvæmlega austur-vestur stefnu heldur liggja nær stefnunni frá vest-suðvestri til aust-norðausturs.

18. Kóróna 

Um svonefnda norðurljósakórónu segir:

"Kórónur eru jafnan tilkomumestu norðurljósin. Í kórónu virðast norðurljósin eiga upptök í einum punkti beint fyrir ofan athuganda sem sér geisla út frá honum í allar áttir."

Þetta er ekki alveg rétt. Miðpunktur kórónunnar er ekki beint fyrir ofan athugandann heldur á þeim stað sem segulhallanál myndi benda á, í svonefndum segulhvirfli. Á Íslandi er segulhvirfillinn um 15° frá lóðstefnu, og munurinn er greinilegur.

19. Tifandi norðurljós

Í þessum kafla er lýst því sem á ensku heitir "pulsating aurora". Lýsingarorðið "tifandi" er óheppilegt í þessu sambandi því að sveiflutíminn er oft lengri en svo að það orð eigi við. Í handbók um norðurljósaathuganir sem út kom árið 1964 kallaði undirritaður þetta hverful norðurljós, en sú nafngift getur líka orkað tvímælis því að öll norðurljós eru í eðli sínu hverful. Ef til vill væri heppilegra að nota lýsingarorðið flöktandi um þessi ljós, en í handbókinni var það haft um sérstaka undirtegund hverfulla ljósa.

20. Norðurljós í sögulegu samhengi

Alþjóðlega heitið á norðurljósum er "aurora borealis". Í ofannefndum kafla norðurljósasíðunnar er samviskusamlega útskýrt að nöfnin Áróra og Boreas séu komin úr goðafræði og að Áróra sé morgungyðjan, en Boreas norðanvindurinn. Á hinn bógnn hafa höfundar gleymt að útskýra hvernig samsetningin "aurora borealis" er hugsuð. Hafa þeir þó ugglaust vitað að merking orðanna er "dagrenning í norðri".

Höfundarnir segja að Gassendi hafi fyrstur notað þetta nafn. Það er misskilningur sem illa gengur að leiðrétta. Nafnið kemur fyrst fyrir árið 1619 í riti um halastjörnur, og er talið að nafngiftin sé frá Galileó komin. Þetta er reyndar rakið í einni af þeim greinum sem höfundar vísa til, en virðast ekki hafa lesið: (http://halo.internet.is/nordfrod.html).

21. Norrænar heimildir um norðurljós

Í þessum kafla segir:

"Telja má líklegt að víkingar hafi fært sér norðurljósin í nyt er þeir sigldu yfir höfin. Ef þeir höfðu gert sér grein fyrir að norðurljósaslæðan teygir sig venjulega frá austri til vesturs (eða öfugt) gátu þeir staðfesta [sic] að þeir væru á réttri leið."

Þetta hljómar afar ósennilega. Sól og stjörnur hefðu verið öruggari áttavitar, en einnig hafa komið fram kenningar um svonefndan sólarstein sem gat nýst sæfarendum þótt ekki sæi til sólar.

Enn fremur segir:

"Í íslenskum fornritum er hvergi minnst á norðurljós sem kemur talsvert á óvart. Höfundar þessarar greinar hafa leitað að vísunum í norðurljósin í Íslendingasögunum en samtöl við nokkra fróða íslensku- og bókmenntafræðinga hafa ekki leitt neitt í ljós."

Höfundar hafa þarna séð ástæðu til að endurtaka könnun sem gerð var fyrir tuttugu árum. Niðurstöðunni var lýst í  erindi sem reyndar leynist í heimildaskrá höfundanna:
http://halo.internet.is/nordurlj.html

22. Hjátrú

Ekki verður fjallað um þennan kafla hér.

23. Rannsóknir á norðurljósum frá Íslandi

Þessi kafli er einkennilega rýr. Hann er svohljóðandi í heild sinni:

"Norðurljós hafa verið rannsökuð frá Íslandi í meira en öld. Sem dæmi reistu Danir rannsóknarstöð á Höfða í Eyjafirði árin 1899-1900 til að rannsaka norðurljós.
Frá árinu 1983 hafa athuganir á norðurljósum verið gerðar frá þremur stöðum á Íslandi í samstarfi japönsku Pólrannsóknarstofnunarinnar og Raunvísindastofnunar Háskólans: Í Húsafelli (Augastöðum), á Tjörnesi (Mánárbakka), á Ísafirði á árunum 1984-89 og í Æðey frá 1989-2009. Á suðurhveli, í Syowa á Suðurskautslandinu, starfrækja Japanar sambærilega athugunarstöð í þeim tilgangi að kanna hvort segulljósin séu spegilmyndir hvors annars, svonefndum gagnstæðum norðurljósum." (Tilvitnun lýkur.)

Þarna skortir mikið af sögulegum upplýsingum svo að ástæða er til að rifja upp nokkur atriði, sem reyndar koma flest fram í greinum þeim um norðurljós sem undirritaður hefur sett á vefinn og höfundar hafa í heimildalista sínum. Verða þessi atriði nú rakin.
 
Fyrstu skipulegu norðurljósaathuganir á Íslandi munu vera þær sem Sveinn Pálsson náttúrufræðingur gerði í þrjú ár samfleytt, 1792-1794, en þá skráði hann hve mörg kvöld í hverjum mánuði norðurljós hefðu sést. Árið 1873 hefjast svo reglubundar athuganir á vegum dönsku veðurstofunnar. Þá var farið að skrá norðurljós jafnframt því að veðurathuganir voru gerðar. Veturinn 1883-1884 var Daninn Sophus Tromholt við norðurljósaathuganir á Íslandi, en Tromholt var framarlega í flokki þeirra sem rannsökuðu norðurljós. Um aldamótin 1900 kom hingað leiðangur frá dönsku veðurstofunni og gerði norðurljósaathuganir á Akureyri og þar í grennd. Ljósmyndatæknin var þá á bernskustigi, og því var brugðið á það ráð að hafa listmálara með í för. Sá málaði fallegar myndir af ýmsum tegundum norðurljósa. 

Kerfisbundnar sjónathuganir á norðurljósum voru gerðar hér á árunum 1951 til 1958, fyrstu þrjú árin hér í Reykjavík, af þeim sem þetta ritar, en síðan af Pétri Holm í Hrísey. Þessar athuganirnar voru sendar til norðurljósadeildar breska stjörnufræðifélagsins, sem rak gagnamiðstöð í Edinborg undir heitinu Balfour Stewart Auroral Laboratory. Veðurstofan lét skrá sjónathuganir frá 1954 og jók við þær á árunum 1956-57, en þær athuganir munu ekki hafa nýst í rannsóknarskyni.  Í tilefni af Alþjóða-jarðeðlisfræðiárinu festi Veðurstofan kaup á sænskri norðurljósamyndavél af svonefndri Uppsala gerð og var hún sett upp á Rjúpnahæð árið 1957. Þetta var kvikmyndavél sem tók mynd af himninum öllum á mínútufresti á 16 mm filmu. Árið 1963 tók Eðlisfræðistofnun Háskólans (síðar Raunvísindastofnun) við rekstrinum og starfrækti vélina í áratug.  Árið 1965 fékk stofnunin myndavél af svonefndri Alaska gerð að gjöf frá Cornell háskóla í Bandaríkjunum. Var hún sett upp á Eyvindará við Egilsstaði árið 1965 og starfrækt til 1970.

Árið 1977 hóf Pólrannsóknastofnun Japans norðurljósarannsóknir hér á landi í samvinnu við Raunvísindastofnun Háskólans. Sérhæfðar kvikmyndavélar voru settar upp á Augastöðum í Borgarfirði og á Mánárbakka á Tjörnesi og þær gangsettar á tímaskeiðum sem tengdust samtíma myndatökum á Suðurskautslandinu. Markmiðið var að kanna að hve miklu leyti norðurljós og suðurljós fylgjast að í tíma og útliti. Margvísleg önnur tæki voru sett upp á þessum og fleiri stöðum, þar á meðal á Ísafirði á árunum 1984-89 og í Æðey frá 1989-2009. Þessi starfsemi Japana er enn í gangi.

Í segulmælingastöð Háskólans sem komið var upp í Leirvogi árið 1957 hafa farið fram mælingar á segultruflunum og fleiri fyrirbærum sem tengjast norðurljósunum. Árið 1977 voru teknar þar norðurljósamyndir í tengslum við sérstaka rannsókn vísindamanna við dönsku veðurstofuna. Til þess var notuð myndavélin sem áður hafði verið á Eyvindará. Frá 1965 til 1983 voru starfræktir í Leirvogsstöðinni svonefndir ríómælar. Tæki þessi mæla gleypni sem rafagnir valda í háloftunum, lægra en sjálf norðurljósin, en í nokkrum tengslum við þau.

Auk þess sem hér hefur verið nefnt hafa vísindamenn frá Noregi, Bretlandi og Frakklandi gert út leiðangra til Íslands til ýmiss konar mælinga sem tengjast norðurljósunum beint eða óbeint. Þar á meðal voru ríómælar starfræktir í mörg ár á Siglufirði og Fagurhólsmýri. Sem stendur sér Raunvísindastofnun um rekstur tveggja ratsjárstöðva til rannsókna á rafhvolfi jarðar. Önnur þeirra er  við Stokkseyri en hin við Þykkvabæ. Fyrrnefnda stöðin var sett upp árið 1993 og er í eigu franskra rannsóknastofnana en sú síðarnefnda, sem tók til starfa árið 1995, er í eigu háskólans í Leicester á Englandi. 

24. Segulmælingastöðin í Leirvogi

Í þessum kafla er vitnað í vefsíðu segulmælingastöðvarinnar. Tengillinn sem gefinn er, er óvirkur, og textinn sem sagður er þaðan fenginn rímar ekki fullkomlega við núgildandi vefsíðu, sem reyndar er vefsíða Háloftadeildar Raunvísindastofnunar:
http://cygnus.raunvis.hi.is/~halo/haloft.html

25. Segulljós á öðrum reikistjörnum

Þarna er aðallega fjallað um þau segulljós sem sést hafa á  myndum úr Hubble sjónaukanum. Nýlegar mælingar úr geimfarinu Júnó, sem fór á braut um Júpíter í júlí 2016,  hafa kollvarpað fyrri hugmyndum um segulljósin þar. Þau virðast mynduð með öðrum hætti en segulljós jarðar.

https://www.newscientist.com/article/2146449-jupiters-powerful-aurora-is-surprisingly-different-from-earths/

Ekki er við höfunda norðurljósasíðunnar að sakast þótt þetta komi ekki fram í textanum, sem greinilega er saminn er áður en þetta var vitað.

26. Segulljós séð utan úr geimnum

Þessi síðasti kafli er stuttur, aðeins fáeinar línur:

"Segulljósin eru ekki aðeins glæsileg að sjá af jörðu niðri heldur einnig utan úr geimnum. Oftast eru segulljósin í um það bil 100 km hæð en geimstöðin mun ofar eða í um 350 km hæð. Geimfararnir horfa því niður á ljósin og hafa tekið margar stórkostlegar myndir og myndskeið af sjónarspilinu."

Tölurnar þarna eru ekki alveg nákvæmar. Oft er sagt að norðurljósin séu í 100 km hæð, en það á við neðri brún þeirra, sem oftast er 100-110 km frá jörðu. Geislar í norðurljósum teygja sig miklu hærra eins og áður var sagt.

Geimstöðin sem þarna er nefnd er að sjálfsögðu Alþjóðlega geimstöðin. Hún gengur um jörðu nálægt 400 km hæð en ekki 350 km, þótt sums staðar megi finna þá tölu, jafnvel á einni af vefsíðum Bandarísku geimvísindastofnunarinnar.

Þorsteinn Sæmundsson

26. október 2017. Viðbót 3.11. 2017