AuroraWatch UK

Nathan Case, Lancasterin yliopisto

Viime öinä harrastajatähtitieteilijät ja revontulimetsästäjät ovat raportoineet Britannian taivaalla näkyvästä vihreästä hehkusta. Havaintoja voidaan helposti sekoittaa revontuliin eli revontuliin, mutta kyse oli toisesta ilmiöstä nimeltä ”airglow”.

Airglow on maapallon ilmakehän luonnollista ”hehkumista”. Sitä tapahtuu koko ajan ja koko maapallolla. Ilmahehkua on kolmenlaista: päivähehku, hämärähehku ja yöhehku. Jokainen niistä on seurausta auringonvalon ja ilmakehän molekyylien vuorovaikutuksesta, mutta niillä on oma erityinen tapansa muodostua.

Päivähehku muodostuu, kun auringonvalo osuu päivällä ilmakehään. Osa auringonvalosta absorboituu ilmakehän molekyyleihin, mikä antaa niille ylimääräistä energiaa. Ne innostuvat. Tämän jälkeen molekyylit vapauttavat tämän energian valona, joko samalla tai hieman matalammalla taajuudella (värillä) kuin absorboimansa valo. Tämä valo on paljon himmeämpää kuin päivänvalo, joten emme näe sitä silmin.

Hämärähehku on periaatteessa sama kuin päivähehku, mutta vain yläilmakehä on auringon valaisema. Muu ilmakehä ja maassa oleva havaitsija ovat pimeässä. Toisin kuin päivähehku, hämärähdyshehku on siis todellisuudessa näkyvissä meille maassa oleville paljain silmin.

Kemiallinen hohto

Yöhehkun taustalla oleva kemia on erilainen. Yöilmakehään ei paista auringonvalo. Sen sijaan ”kemiluminesenssiksi” kutsuttu prosessi on vastuussa hehkuvasta ilmakehästä.

Auringonvalo tallettaa päivällä energiaa ilmakehään, josta osa siirtyy happimolekyyleihin (esim. O₂). Tämä ylimääräinen energia saa happimolekyylit repeytymään yksittäisiksi happiatomeiksi. Tämä tapahtuu erityisesti noin 100 kilometrin korkeudessa. Atomaarinen happi ei kuitenkaan pääse helposti eroon tästä ylimääräisestä energiasta, joten se toimii energian ”varastona” useiden tuntien ajan.

Lopulta atomaarinen happi onnistuu kuitenkin ”yhdistymään” uudelleen muodostaen jälleen molekyylisen hapen. Molekyylinen happi vapauttaa sitten energiaa, jälleen valon muodossa. Syntyy useita eri värejä, mukaan lukien ”kirkas” vihreä emissio.

Airglow havaittu Very Large Telescopen panoraamakuvassa. Beletsky, CC BY-SA

Todellisuudessa vihreä yöhehku ei ole erityisen kirkas, se on vain kirkkain kaikista yöhehkuemissioista. Valosaaste ja pilvinen taivas estävät havaintoja. Jos olet kuitenkin onnekas, voit ehkä nähdä sen silmällä tai vangita sen pitkävalotteisiin valokuviin.

Ei pidä sekoittaa revontuliin

Vihreä yöhehkuemissio on hyvin samankaltainen kuin kuuluisa vihreä, jonka näemme revontulissa. Tämä ei ole yllättävää, sillä sitä tuottavat samat happimolekyylit kuin vihreää revontulia. Nämä kaksi ilmiötä eivät kuitenkaan liity toisiinsa.

Aurorat muodostuvat, kun varatut hiukkaset, kuten elektronit, pommittavat Maan ilmakehää. Nämä varatut hiukkaset, jotka lähtivät liikkeelle auringosta ja kiihtyivät Maan magnetosfäärissä, törmäävät ilmakehän kaasuihin. Ne siirtävät energiaa, mikä pakottaa kaasut säteilemään valoa.

Mutta ei vain niiden taustalla oleva prosessi ole erilainen. Revontulet muodostuvat magneettinapojen ympärillä olevaan renkaaseen (niin sanottuun revontuli-ovaaliin), kun taas yöhehku säteilee koko yötaivaalle. Revontulet ovat hyvin jäsenneltyjä (Maan magneettikentän vuoksi), kun taas iltahehku on yleensä melko tasaista. Auroran laajuuteen vaikuttaa aurinkotuulen voimakkuus; kun taas airglow’ta esiintyy koko ajan.

Miksi sitten Yhdistyneestä kuningaskunnasta on saatu viime aikoina paljon havaintoja, eikä koko ajan? Airglow’n kirkkaus korreloi auringosta lähtevän ultraviolettivalon (UV-valo) määrän kanssa – joka vaihtelee ajan myötä. Myös vuodenaika näyttää vaikuttavan ilmavalon voimakkuuteen.

Voidaksesi maksimoida mahdollisuutesi havaita airglow’ta, kannattaa ottaa pitkävalotuskuva kirkkaalta, pimeältä yötaivaalta. Airglow’ta voi havaita missä tahansa suunnassa, jossa ei ole valosaastetta, noin 10⁰-20⁰ horisontin yläpuolella.

Nathan Case, avaruus- ja planeettafysiikan vanhempi tutkijatohtori, Lancasterin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alun perin The Conversation -sivustolla. Lue alkuperäinen artikkeli.