Stråling

Dagens forskning på nordlyset

Bakkeobservasjoner, satelittobservasjoner og rakettoppskytninger.

Bølger

Bølger er transport av energi. De har maksimalt utslag (bølgetopp), og minimalt utslag (bølgedal). Avstanden mellom disse kalles bølgelengde. Jo kortere bølgelengden er, desto mer energi får vi. Frekvensen til bølger er hvor fort de svinger opp og ned.

Carl Størmer

Carl Størmer gjorde høydemålinger av nordlyset ved å sende opp nordlysraketter. Dette viste at det var en sammenheng mellom solvind, magnetfeltet og atmosfæren.

Christoffer Hansteen

Christoffer Hansteen kartla jordas magnetfelt og observerte nordlyset. Han hypotese var at nordlyset sentret over den magnetiske nord-polen, og ikke den geografiske. Han konkluderte også med at nordlyset og jordas magnetfelt hadde en forbindelse.

Klimatiltak mot global oppvarming

Den globale oppvarmingen skaper en global interessekonflikt fordi det angår oss alle. Klimakonvensjonen Kyotoavtalen Parisavtalen Det er dyrt å redusere utslipp, for da må vi bruke mer kostbare metoder for å oppnå den levestandarden vi er vant med.

Hull i ozonlaget?

Det vil si at ozonlaget er tynnere enn normalt, og at det kan slippes gjennom flere skadelige UV-stråler. Den største årsaken til at ozonlaget er skadet er tidligere bruk av KFK-gasser. Klor, fluor, karbon. Dette ble brukt i kjøleskap, klesrens og spraybokser. Det tar lang tid å bryte de ned, så de stiger opp i atmosfæren. Sammen med kalde luftmasser og UV-stråling frigjøres kloratomer som spalter ozongassen til oksygengass. Da blir ozonlaget tynnere.

Dopplereffekten

Dopplereffekten handler om at bølgelengden blir kortere eller lengre ettersom stjerne beveger seg i forhold til oss. Står den stille, kalles det laboratoriebølger. Går den vekk fra oss er spektrallinjene rødforskjøvet, kommer den mot oss er spektrallinjene blåforskjøvet.

Elektromagnetisk stråling

Elektromagnetisk stråling er en stråling som beveger seg i lysets hastighet gjennom et tomt rom. Det oppstår når atomer får tilført energi. Da eksiterer elektronene til et energinivå lenger unna kjernen. For å bli mer stabilt faller elektroner raskt tilbake til et nivå nærmere atomkjernen. Da får atomet en overskuddsenergi som sendes ut i form av bølger eller partikler.

Absorpsjonsspekter

Et absorpsjonsspekter er et sammenhengende spekter med spektrallinjer. Det er lysfotoner som går gjennom en gass og blir absorbert av atomene i gassen. Disse atomene får da tilført energi, så elektronene eksiterer til høyere energinivå, faller tilbake og sender ut overskuddsenergi i alle retninger. Lyset blir derfor svakere for disse bølgelengdene, og derfor ser vi mørke spektrallinjer.

Emisjonsspekter

Et emisjonsspekter er et linjespekter hvor vi kan se helt bestemte bølgelengder som emiterte fotoner sender ut. Vi får et emisjonsspekter dersom vi ser på spekteret fra en gass med lavt trykk, og de forskjellige grunnstoffene gir ulike spektrallinjer i spekteret.

Sammenhengende spekter

Et sammenhengende spekter er et spekter der vi ser alle bølgelengdene i synlig lys. Vi kan se et sammenhengende spekter dersom vi ser på et glødende fast stoff, en glødende væske eller en gass med veldig høyt trykk.

Spekter

Et spekter er ulike lyskilder der vi kan skille bølgelengdene fra hverandre. De tre spektrene vi har er sammenhengende spekter, emisjonsspekter og absorpsjonsspekter. Analyse av spektre har gitt oss all kunnskapen vi har om verdensrommet, da spektrallinjene i linjespektrene kan avsløre hvilke grunnstoffer som er til stede i en gass. Dette er fordi energinivåene i ethvert atom er unike.

Hvor kommer fargene i nordlyset fra?

Fargene i nordlyset avhenger av hvilket atomer og molekyler som solvinden treffer, siden hvert atom har ulike energinivåer. Grønt nordlys kommer feks. fra oksygen, mens rødt og blått kommer fra nitrogen.

Hvorfor er Norge et viktig land i nordlysforskningen?

Fordi Norge har god, geografisk plassering med nordlysovalen til å observere nordlyset. De første store stegene i nordlysforskning ble gjort av tre, norske vitenskapsmenn. Christoffer Hansteen, Carl Størmer og Kristian Birkeland.

Fotoner

Fotoner er energi fra lyset som kommer i bølgepakker. Når elektrisk ladde partikler svinger fram og tilbake sender de ut elektromagnetisk stråling. Hvis de svinger sakte får vi bølger, svinger de raskere får vi lys.

Frekvens

Frekvensen er hvor fort bølger svinger opp og ned. Det måles i hertz. Dersom vi har fem bølgetopper som svinger opp og ned i løpet av 10 sekunder må vi ta 5 og dele på 10, da får vi 0,5 hertz.

Hva har vi funnet ut om verdensrommet ved hjelp av elektromagnetisk stråling?

Grunnstoffsammensetningen til stjerner, overflatetemperaturen der, hvordan stjerner og galakser beveger seg og avstanden mellom de.

Hubbles Lov

Hubbles lov er sammenhengen mellom fart og avstand. V=Hr, der V er farten, H er et tall og r er avstanden. Vi finner farten ved å se hvor mye linjene er rødforskjøvet, og da kan vi også regne ut avstanden.

Infrarød stråling

Infrarøstråling er elektromagnetisk stråling som også kalles varmestråling. Vi kan altså kjenne denne strålingen når vi føler varme, og alle gjenstander sender ut IR-stråler. Jo høyere temperaturen er, jo mer stråling sender det ut.

Nevn de viktigste klimagassene

Karbondioksid, lystgass, metan og vanndamp.

Kristian Birkeland

Kristian Birkeland mente at nordlyset oppstod når solvind kom inn i jordas magnetfelt. Han lagde en miniatyrklode kalt terrella med magnetfelt rundt. Han puttet den i en boks, pumpet ut nesten all luft og puttet negative elektroner oppi. Det ble da skapt kunstig nordlys rundt polen.

Lysstrykemetoden

Med lysstyrkemetoden måler man intensiteten av lyset fra stjernene for å finne effekten. Når vi vet effekten kan vi regne oss fram til avstanden mellom stjerner og galakser. Dette kalles for Hubbles lov.

Nordlysovalen

Nordlysovalen er det området i atmosfæren der nordlyset forekommer. Om natta er ovalen over Nord-Norge, og om dagen er den over Svalbard. Når det er større aktivitet på sola får ovalen en større utstrekning. Sola sender ut solvind hele tiden, men vi kan ikke se nordlyset på dagen fordi sollyset er så sterkt.

Ozon

Ozonlaget er jordas UV-filter. Det ligger i stratosfæren ca. 15 til 30 km over bakken. Ozonlaget absorberer det meste av de skadelige UV-strålene. Ozonmolekyler består av tre oksygenatomer og både dannes og spaltes av sollys. Denne balansen avgjør ozonlagets tykkelse.

Parallaksemetoden

Parallaksemetoden viser plasseringen til stjerna fra ulike vinkler og vi bruke geometri til å måle avstanden til de nærmeste stjernene ved å se hvordan bakgrunnen endrer seg.

Radiobølger

Radiobølger er elektromagnetisk stråling og har lengst bølgelengde, altså minst energi. Denne strålingen brukes feks. til å kommunisere via telefon eller for å få tv-signaler. Mikrobølger er et spesialtilfelle av radiobølger.

Det elektromagnetiske spekteret fra lengst til kortest bølgelengde

Radiobølger, mikrobølger, infrarød stråling, synlig lys, UV-stråling, røntgenstråling og gammastråling.

Drivhuseffekten

Rundt jorda har vi et lag med klimagasser i atmosfæren. Sola sender ut kortbølget stråling som trenger gjennom atmosfæren og varmer opp jorda. Jorda sender ut varmeenergi med lange bølger som blir absorbert av gassene i atmosfæren. Dermed blir IR-strålene sendt ut igjen i alle retninger, hvor noen går tilbake til jorda. Denne balansen mellom innstråling og utstråling kalles energibalanse og gir oss en drivhuseffekt.

Røntgenstråling

Røntgenstråling er energirik elektromagnetisk stråling. Denne ioniserende strålingen går gjennom gjenstander der synlig lys ikke slipper til. Det kan være nyttig å brukes til diagnose hos helsevesenet, man kan bruke det i sikkerhetskontroller. Denne strålingen er skadelig på sikt, så vi må ikke overeksponeres for røntgen.

Hvordan oppstår nordlyset?

Sola sender ut partikkelstråling i form av protoner, elektroner og heliumkjerner, denne strålingen blir kalt for solvind. Solvinden presser jordas magnetfelt sammen på den ene siden og utover på den andre. Solvinden kræsjer med molekyler i jordatmosfæren, og bevegelsesenergien blir overført til molekylene. Elektronene i molekylene hopper til et høyere energinivå, men faller tilbake og sender ut elektromagnetisk stråling. Den elektromagnetiske strålingen er det vakre sollyset i fine farger.

Spektre avslører verdensrommet

Spektrallinjer avslører grunnstoffet i stjernene, fordi alle atomene har unike energinivåer. Bølgelengdene i spektret forteller også om stjerner beveger seg mot oss eller fra oss, dette kalles for dopplereffekten.

Stråling

Stråling er energi som kommer fra en strålingkilde i form av bølger eller partikler. Strålingkilden kan feks. være sola, et radioaktivt stoff eller røntgenapparater hos tannlegen.

Synlig lys

Synlig lys er elektromagnetisk stråling der alle bølgelengdene oppfattes som farger for øynene våre. Dette er altså den delen EM-spekteret som vi kan se. Regnbuen er et eksempel på synlig lys, der sollyset blir brutt ned og reflektert i vanndråpene. Dersom vi ser på hvitt lys gjennom et prisme kan vi se hvilke farger lyset består av.

Ultrafiolett stråling

UV-stråling er elektromagnetisk stråling som sola sender ut. UV har forskjellige bølgelengder, og vi skiller mellom UVA, UVB og UVC. UVC er ioniserende, energirike stråler som blir absorbert av ozonlaget i atmosfæren. Omtrent halvparten av UVB kommer ned til oss og påvirker pigmentene litt innenfor huden vår. UVA går langt inn i huden. UV-stråler generelt har korte bølgelengder og kan skade arvestoffet vårt dersom vi blir hyppig utsatt for det. Det kan gi mutasjoner i kromosomene våre og vi kan eventuelt få hudkreft.

Hvordan har vi funnet det ut?

Ved å se på ulike spekter, med dopplereffekten, parallaksemetoden, lysstyrkemetoden og Hubbles lov.

Konsekvenser av global oppvarming

Ved økt drivhuseffekt vil havet absorbere mye av den ekstra varmeenergien. Varmt vann tar mer plass og havet vil derfor stige. Vi får mer ekstremvær, havstormer, tørke og lavtliggende områder kan bli slukt av havet. CO2 som løses opp i vannet danner karbonsyre som skader koralrevet og dyrelivet der, dette gir tap av biologisk mangfold. Isen på Arktis smelter og dette påvirker hele kloden. Permafrosten smelter og slipper ut mer CO2 i atmosfæren.

Hvordan har menneskelig aktivitet endret energibalansen?

Vi har en stor økning av CO2-utslipp etter den industrielle revolusjonen. Dette kommer av at vi forbrenner mer fossile energikilder som olje, kull og gass som inneholder karbon. Økt konsentrasjon av CO2 gjør at flere IR-stråler blir absorbert i atmosfæren, og enda flere blir da sendt tilbake til jorda. Da øker den globale temperaturen seg, og dette gir en forskjøvet energibalanse.