Iceland at Night
High speed solar wind escaping out of coronal hole. Credit: NASA/SDO

Hvað eru kórónugeilar og hvernig tengjast þær norðurljósunum?

Kórónugeilar eru opnur í segulsviði sólar sem hraðfleygur sólvindur streymir út um. Háhraða sólvindur úr kórónugeilum valda björtum, virkum og endurteknum norðurljósum.

Kórónugeilar eru svæði í kórónu sólar þar sem segulsviðslínurnar eru opnar, svo hraðfleygar rafhlaðnar agnir ná að streyma óhindrað frá sólinni út í geiminn. Hægt er að agnastraumana fyrir sér eins og vatn sem streymir úr garðúðara, eða eins og ljós frá vitum. Ef Jörðin er í vegi straumanna geta segulstormar orðið og leitt til fallegra norðurljósa sem geta varað í nokkur kvöld í röð - og endurtekið sig á 27 daga fresti vegna snúnings sólar.

Sólvindurinn streymir stöðugt frá sólinni á 300-400 km/s. Þótt það sé vissulega hratt er vindhraðinn samt sem áður fremur hægur í samanburði við háhraðastrauma þar sem hraði sólvindsins getur náð 800 km/s.

Háhraðastraumar eiga rætur að rekja til kórónugeila. Þessar segulopnur birtast sem dökkleit svæði á myndum af sólinni sem teknar eru í fjar-útfjólubláu ljósi.

Kórónugeilar sáust fyrst í gögnum sem aflað var árið 1973 í Skylab geimstöð Bandaríkjanna. Þær geta enst á sólinni vikum eða mánuðum saman og jafnvel árum í sumum tilvikum. Að lokum lokast þær þó og hverfa. Þar sem kórónugeilar snúast með stjörnunni okkar á 27 dögum getur Jörðin orðið fyrir áhrifum af sama hraðfleyga sólvindi úr sömu kórónugeilinni með 27 daga fresti. Norðurljósin endurtaka sig því.

Háhraðastraumar úr kórónugeilum liggja til grundvallar 27 daga norðurljósaspárinnar. Þar sem lögun kórónugeila getur breyst, þær stækkað og minnkað, ætti alltaf að taka 27 daga spánni með fyrirvara. Hún getur hins vegar verið ákaflega gagnleg upp á skipulag norðurljósaferða talsvert fram í tímann. Ef fólk hefur tök á að ferðast með skömmum fyrirvara má nota 27 daga spána sem grófan leiðarvísi. 27 daga spárnar verða áreiðanlegri þegar sólvirkni fer dvínandi. Síðan er alltaf spurning um veður.

Kórónugeilar valda því að norðurljós eru algengust eftir sólblettahámark

Aurora frequency compared to the solar cycle. Credit: Leirvogur Magnetic Observatory

Á grafinu sést seinkunin milli tíðni norðurljósanna miðaða við sólblettasveifluna. Eins og sjá má eru norðurljós mun algengari eftir hámark sólsveiflunnar en á meðan hámarki stendur.

Sólvirkni fylgir 11 ára sveiflu sem kemur fram í fjölda sólbletta. Það er algengur misskilningur að norðurljósin fylgi þessari sveiflu og séu algengust eða mest þegar sólvirkni er í hámarki og minnst þegar hún er í lágmarki.

Það gildir aðeins á svæðum sunnan við norðurljósabeltið. Í norðurljósabeltinu sjálfu, þar sem Ísland er, er hámark í norðurljósum nokkru eftir hámark í sólvirkninni og lágmark í norðurljósum er skömmu eftir lágmark í virkninni. Með öðrum orðum eru norðurljós algengust eftir sólblettahámark og fátíðust stuttu eftir sólblettalágmark. 

Ástæðan er sú að uppspretta hraðfleygu rafagnanna frá sólinni sem valda norðurljósum eru tvær: Kórónugos sem fylgja sólblettaskeiðinu og eru algengust í kringum sólblettahámark, og hins vegar háhraðastraumar úr kórónugeilum sem hafa mest áhrif milli hámarks og lágmarks. 

Hvers vegna?

Ástæðan er sú að uppsprettur hraðfleygs sólvinds eru tvær: Annars vegar kórónugos (e. Coronal Mass Ejections, CME's) sem eru algengust í kringum hámark sólblettasveiflunnar, og hins vegar háhraðastraumar úr kórónugeilum sem eru algengastar eftir hámark sólsveiflunnar.

Kórónugos eru handahófskenndari á sólinni og ekki öll hafa áhrif á Jörðina. Erfitt er því að spá fyrir um þau. Spár um segulstorma takmarkast því við 2 til 3 daga eftir að kórónugoss verður vart og stefnir til Jarðar. Spár um komutíma kórónugosa er einnig háður talsverðri óvissu, alla jafna, en upplýsingar um nákvæman komutíma liggja ekki fyrir fyrr en þau skella á gervitunglum milli Jarðar og sólar.

Kórónugeilar eru stöðugri eftir sólblettahámarkið, þegar segulsvið sólar hefur veikst og segulvirknin dvínað. Geilarnar snúast með sólinni og geta enst vikum eða mánuðum saman – jafnvel í fáein ár - sem veldur því að norðurljós endurtaka sig. Kórónugeilar eru því áreiðanlegri uppspretta hraðfleygs sólvinds sem veldur fallegum norðurljósum.

Áhrifa kórónugosa á Jörðina gætir í aðeins sólarhring eða svo, stundum örlítið lengur, stundum skemur. Á hinn bóginn getur háhraðastraumur úr kórónugeil valdið fallegum norðurljósum marga daga í röð, háð stærð og lögun kórónugeilarinnar.

Kórónugeilar valda oft vægum, miðlungs eða sterkum segulstormum (G1-G3) en sjaldan mjög öflugum eða ofsafengnum stormum (G4 eða G5).

Heimildir og ítarefni