Vet du ha hva natthimmellys er?
100 kilometer over Tromsø by ligger mesopausen, i det øvre sjikt av den midtre atmosfære, der røntgenstråler og UV-lys fra sola bremses før de slipper gjennom til de lavere lag av atmosfæren. Meteorer som nærmer seg jorda brenner opp i møtet med mesopausen. Dette laget i atmosfæren fungerer nærmest som en barriere mot det ytre rom.
Under mesopausen fordeles gasser tilfeldig og påvirkes av vind, mens over dette skillet oppfører gassene seg annerledes og påvirkes av andre mekanismer. Dette skillet mellom to «verdener» får helt spesielle egenskaper som fysiker Silje Eriksen Holmen har utnyttet i sitt doktorgradsarbeid.
Hun har fra sin base ved Longyearbyen forsket på sesongvariasjoner og trender i temperaturen i mesopausen over to arktiske byer: Longyearbyen og Tromsø.
-Vi vil forstå prosessene som fører til store svingninger i temperatur i denne del av atmosfæren, slik at vi på sikt kan forstå hvordan klimaforandringer påvirker forholdene også langt opp i atmosfæren.
Men 80-100 kilometer over bakken er det vanskelig å måle temperatur direkte, konstaterer Holmen, og det er her fenomenet med natthimmellys kommer inn i bildet.
Fenomenet natthimmellys
Natthimmellys oppstår når UV-lys fra sola treffer mesopausen. Molekylene her begynner da å vibrere og avgir energi i form av lys.
–Vi kan ikke se dette fenomenet med det blotte øye fra jorden, men det kan sees fra verdensrommet. For eksempel kan vi se det på bilder tatt fra den internasjonale romstasjonen, der natthimmellys kan sees hele døgnet over hele kloden, forteller Holmen entusiastisk. Vi kan også måle natthimmellys med ulike instrumenter, både plassert her nede på bakken og på satellitter som går i bane rundt jorden.
En fjern slektning av Nordlyset
Hun forklarer at også det mer kjente nordlyset finner sted både i mesopausen og høyere oppe i atmosfæren, men at dette lyset trekkes mot nord- og sørpolen på grunn av ladningen på partiklene som slynges mot jorden.
Lysstyrken kan måles
Styrken til natthimmellys klarer forskerne å måle, og intensiteten på lyset påvirkes av temperatur. Slik kan fysikerne indirekte måle temperatur i dette laget av atmosfæren. Mesopausen er den kaldeste delen av hele atmosfæren vår. Om vinteren kan for eksempel temperaturen ved bakkenivå i Tromsø være -2 grader, mens den vil være -70-80 grader når vi kommer til dette grenseskillet 100 kilometer opp i lufta. Over mesopausen, derimot, vil temperaturen gradvis stige igjen fordi påvirkningen fra solen blir sterkere.
Meteorhalen
Holmen har brukt et spektrometer for å utføre målinger i Longyearbyen, og 2 radarer som står på Ramfjordmoen utenfor Tromsø, for å komme frem til sine resultater.
Spektrometeret på Svalbard ble brukt for å finne intensiteten på nattlyset, og med det fremskaffe indirekte data på temperaturen i dette atmosfæriske laget.
Radarmålingene fungerte litt annerledes, her har fysikeren målt egenskaper i meteorenes flammende haleparti for å komme frem til temperaturen i mesopausen. Ifølge forskeren vil store partikler brenne opp og avgi lys når de stuper nedover mot atmosfæren vår og treffer mesopausen, som for eksempel meteorer. De brennende steinenes hale kan i noen tilfeller synes som en lysende stripe over himmelen, en flammende markør som Holmen har analysert ved hjelp av radarteknologi.
Vindmønster på bakken forplanter seg oppover
Fysikeren forklarer at temperaturen over Tromsø følger periodiske svingninger og at dette kan forklares med atmosfæriske vindmønstre og bølger. Vindmønstrene dannes på bakken når vinden følger terrenget over fjell og gjennom daler, og forplanter seg videre oppover i atmosfæren og kan faktisk spores 100 kilometer over bakken. Temperaturen varierer også med årstiden.
–Vi fant ut at gjennomsnittlig vintertemperatur i dette laget av atmosfæren over Longyearbyen har vært stabil rundt - 70 grader celsius i den perioden vi har målinger, det vil si fra 1983 til 2013. I Tromsø finnes det slike temperaturmålinger bare de siste 15 årene, her er trenden en svak nedgang i temperatur vinterstid, oppsummerer Holmen.
Bredt samarbeid
Doktorgradsarbeidet har vært finansiert av Kunnskapsdepartementet og vært et samarbeid mellom Tromsø Geofysiske Observatorium, Universitetssenteret på Svalbard og Birkeland Centre for Space Science. Veileder var Chris Hall, Tromsø Geofysiske Observatorium, UiT og Fred Sigernes som er tilknyttet både Avdeling for arktisk geofysikk, Universitetssenteret på Svalbard og Birkeland Centre for Space Science.
Les mer:
Doktorgradsavhandling: "Trends and variability of polar mesopause region temperatures attributed to atmospheric dynamics and solar activity"
