Rannsóknir á norðurljósum á Íslandi í 30 ár...

 

 

 

 

S.l. miðvikudag fór ég á fyrirlestur í Hátíðasal Háskóla Íslands þar sem fjallað var um rannsóknir á norðurljósum á Íslandi í 30 ár. Í kynningu á fyrirlestrinum stóð:

 

Prófessor Natsuo Sato
Pólrannsóknastofnun Japans

Miðvikudaginn 4. september 2013 heldur Natsuo Sato, prófessor við Pólrannsóknastofnun Japans, fyrirlestur um rannsóknir japanskra og íslenskra vísindamanna á norðurljósunum síðastliðin þrjátíu ár. Fyrirlesturinn fer fram í hátíðasal Háskóla Íslands og hefst klukkan 16:00. Aðgangur er ókeypis og eru allir velkomnir.

Undanfarin 30 ár hafa athuganir á norðurljósum verið framkvæmdar á þremur stöðum á Íslandi í samstarfi japönsku Pólrannsóknastofnunarinnar og Raunvísindastofnunar Háskólans. Rannsóknarstöð Japana í Syowa á Suðurskautslandinu og stöðvarnar á Íslandi þykja kjörnar til rannsókna á gagnstæðum segulljósum.

Gagnstöðupunktar eru staðir sem tilteknar jarðsegulsviðslínur tengja á norður- og suðurhveli. Segulsviðslínur á pólsvæðum jarðar tengjast annað hvort við gagnstætt hvel (lokaðar segulsviðslínur) eða geimsegulsviðið (opnar segulsviðslínur). Hlaðnar agnir frá sólinni ferðast eftir þessum línum og því er stundum talað um að norður- og suðurljósin séu spegilmyndir hvors annars. Þrjátíu ára rannsóknir sýna hins vegar að spegluð norðurljós eru fátíð.

Mælingar á gagnstæðum segulljósum veita einstakt tækifæri til rannsókna á því hvar og hvernig hinar ósýnilegu segulsviðslínur tengja jarðarhvelin; hvaða áhrif sólvindurinn hefur á segulhvolf jarðar og á eðli hröðunarferla norðurljósa.

Mjög fáir heppilegir athugunarstaðir eru á suðurhveli sem takmarkar gagnstöðuathuganir á jörðu niðri. Gera þarf sjónmælingar samtímis frá tveimur gagnstöðupunktum á jörðinni, en til þess þurfa báðar athugunarstöðvarnar að vera í myrkri og veður þarf að vera hagstætt. Þrátt fyrir þessar takmarkanir hafa margir áhugaverðir segulljósaatburðir greinst.

Í erindinu verður fjallað almennt um norðurljós, gagnstæð segulljós og þrjátíu ára sögu norðurljósarannsókna Japana á Íslandi. Að auki verður rætt um fyrirbæri eins og norðurljósaslit, norðurljósaperlur og blikótt norðurljós. Fjöldi mynda og myndskeiða verður sýndur.

Erindið verður haldið á ensku.

 

Skemmst er frá því að segja að fyrirlesturinn var bæði fróðlegur og ánægjulegur. Þetta var eins konar hátíðarfyrirlestur til að fagna þessu 30 ára afmæli norðurljósarannsókna Japana á Íslandi og því fyrst og fremst miðaður við að áheyrendur væru leikmenn og áhugamenn, frekar en fræðimenn á þessu sviði. Auðvitað er aðeins hægt að lýsa hughrifum í þessum pistli, og verður aðeins tæpt lauslega á innihaldi fyrirlestursins.

Prófessor Natsuo Sato sýndi fjölda mynda og hreyfimynda og útskýrði vel eðli norðurljósa. Þungamiðjan var þó niðurstöður rannsókna sem gerðar hafa verið samtímis á Íslandi og Suðurskautslandinu. Var einstaklega fróðlegt að sjá á hreyfimyndum eða vídeó, sem tekin voru samtímis á Íslandi og Suðurskautslandinu, hvernig "norðurljósin" á Suðurskautslandinu geta stundum verið eins og spegilmynd af norðurljósum hér á landi, og staðfestir það að segulsviðslínur á pólsvæðunum tengjast stundum það vel að rafeindir úr sólvindinum, sem sem eru á þeytingi eftir segulsviðslínunum, mynda nánast eins norðurljós á á báðum pólsvæðunum. Eins og fram kemur í kynningunni hér að ofan er þetta ekki algilt, en rannsóknir Natuso Sato staðfesta að þetta gerist stundum, en ekki alltaf.  Sólvindur flytur rafagnir og segulsvið yfir í segulsvið jarðar og má sjá og heyra hvernig það gerist í myndbandinu neðar á síðunni.

Natuso Sato hefur komið til Íslands nánast árlega í 30 ár, og því sannkallaður Íslandsvinur. Hér hafa verið starfræktar þrjár rannsóknarstöðvar, á Augastöðum nærri Húsafelli, Mánárbakka nærri Húsavík, og Æðey í Ísafjarðardjúpi. Fyrir um áratug fór ég með Jóni heitnum Sveinssyni tæknifræðingi á Háloftadeild Raunvísindastofnunar að Augastöðum þar sem Snorri Jóhannesson sér um daglegan rekstur stöðvarinnar. Mig rak nánast í rogastans þegar ég kom inn í stofuna. Það var nánast eins og að koma inn í litla geimrannsóknarstöð erlendis.  Tækjabúnaður í stórum skápum fyllti nánast herbergið.    - Og þetta á frekar afskekktum sveitabæ!

Það er auðvitað ekki alveg rétt að tala um norðurljós (aurora borealis)  á Suðurskautslandinu, því auðvitað væri réttara að kalla þau Suðurljós (aurora australis), en tungunni er kannski tamara að nefna fyrirbærið norðurljós á báðum pólsvæðunum :-)

Reyndar ná rannsóknir á norðurljósum yfir Íslandi yfir mun lengra tímabil en þessi 30 ár sem Japanir hafa starfrækt rannsóknarstöðvar.  Á Raunvísindastofnun hafa á Háloftadeildinni verið stundaðar rannsóknir á norðurljósum, og breytingum á jarðsegulsviðinu sem einnig stafa frá sólvindinum, um áratugaskeið.  Segulmælingastöðinni í Leirvogi var komið á fót árið 1957. Lengst af veitti Dr. Þorsteinn Sæmundsson stjörnufræðingur háloftadeildinni forstöðu, en nú Dr. Gunnlaugur Björnsson stjarneðlissfræðingur.   Um Háloftadeildina og sögu hennar má lesa hér.  Rannsóknir á norðurljósum á Íslandi ná reyndar mun lengra aftur, eins og fram kemur í fróðlegu viðtali við Þorstein Sæmundsson í Morgunblaðinu árið 2001.

Sjálfur var ég svo lánsamur að starfa hjá Þorsteini tvö sumur, 1968 og 1969. Þar kynntist ég vel vísindalegum vinnubrögðum og fékkst við ýmis viðvik, svo sem að fara daglega í Segulmælingastöðina í Leirvogi til að skipta um pappír á segulmælum, stilla stöðvarklukkuna,  lagfæra biluð tæki o.fl. Á skrifstofunni voru einnig unnin ýmiskonar viðvik, og jafnvel framköllun í myrkrakompu á kvikmyndafilmum úr norðurljósamyndavél og skráningartæki fyrir jarðsegulsviðsmæli.     Þorstein og Gunnlaug hitti ég á fyrirlestrinum, svo og Einar H Guðmundsson prófessor  í stjarneðlisfræði, en við vorum báðir sumarstarfsmenn á Háloftadeildinni.    Gaman að rifja upp liðinn tíma...

 

Rétt er að benda á einstakan fróðleik um norðurljós sem Þorsteinn Sæmundsson hefur tekið saman: Norðurljós

 

 

Minningar streyma fram...

Myndina gæti bloggarinn hafa tekið árið 1968.   Hluti tækjabúnaðar í Segulmælingastöðinni í Leirvogi.   

Lengst til vinstri í efri röð er segulmælirinn Magni (Proton Precession Magnetometer). Hann vinnur ekki ósvipað segulómunartækjum nútímans, en í stuttu máli þá vann hann þannig að flaska með vatni var segulmögnuð í skamma stund með öflugu segulsviði, þannig að róteindir vetnisatómanna röðuðu sér upp eins og yngismeyjar á dansgólfi. Þegar segulsviðið sleppti af þeim tökum, og jarðsviðið tók við, dönsuðu þær í takt og í nokkrar sekúndur mátti heyra óm frá róteindunum. Proton Precession Magnetometer kallast svona tæki fullu nafni, en Magni í daglegu tali hér á landi. Tónhæð ómsins er nákvæmur mælikvarði á styrkleika jarðsegulsviðsins. Reyndar er réttara að líkja þessu við snúning skopparakringlunnar en dansmeyjar. Precession kallast velta skopparakringlunnar þegar hún hægir á sér. Í jarðsviði (um 50 nanotesla eða gamma) er tónhæðin um 2400 Hz.

Fyrir miðju á hillunni má sjá merkilegan stafrænan skráningarbúnað fyrir Magna. Með ákveðnu millibili var Magni ræstur og mældi hann jarðsegulsviðið með mikilli nákvæmni. Mæligildin birtust á stafrænu formi ásamt tímamerkjum sem ljósdeplar á fleti inni í skráningarkassanum, en 16mm kvikmyndavél skráði niðurstöður á einn ramma filmunnar í senn. Þetta var því traust optisk stafræn skráningartækni.

Lengst til hægri er líklega nákvæmasta klukka á Íslandi síðari hluta 20. aldar. Þetta var ekki einungis kristalstýrð klukka, þar sem kristallinn var varðveittur við stöðugt hitastig, heldur einnig stjórneining, sem stjórnaði flestum aðgerðum í Segulmælingastöðinni. Það merkilega og óvenjuega er að tíminn var sýndur á röð lítilla mæla.

 

Á myndinni sést aðeins hluti tækjabúnaðarins í Leirvogi eins og hann var fyrir 45 árum. Þarna vantar til dæmis Móða sem mældi, og gerir það enn í dag, jarðsegulsviðið með segulómstækni. Móði hefur það fram yfir Magna að geta mælt segulsviðið samfellt og var þessi uppfinning Þorbjörns Sigurgeirssonar prófessors einstök í heiminum. Skráning var á gataræmu og gögnin einnig send þráðlaust til Raunvísindastofnunar.

Á myndina vantar RIO-mælana sem mældu gegnsæi jónahvolfsins á stuttbylgjusviðinu, það vantar spanmæli sem Axel Björnsson rak, svo og ýmislegt fleira góðgæti.  Utanhúss var stór norðurljósamyndavél sem tók reglulega myndir af himinhvolfinu, og í öðrum húsum segulsviðsmælar sem skráðu samfellt á ljósmyndapappír sem komið var fyrir á tromlu.

Vefsíða segulmælingastöðvarinnar í Leirvogi er hér.

Á þessum tíma hönnuðu menn og smíðuðu rafeindabúnað fyrir vísindarannsóknir á Íslandi. Um hluta þeirrar sögu, sem tekin var saman í byrjun árs 2002, má lesa hér á afriti af gamalli vefsíðu RT-Rafagantækni sem síðar varð hluti af Verkís. Mun ítarlegri samantekt á sögu RT-Rafagnatækni má lesa hér.

 

 

 

                   Fróðleikur um uppruna og eðli norðurljósa frá Oslóarháskóla

 

Vonandi er ekki margt missagt í þessum pistli sem skrifaður er af fingrum fram án þess að vísindalegum vinnubrögðum við öflun gagna hafi verið beitt :-)

 

 

Til hamingju Natsuo Sato-san !

 

 

Norðurljós

Veit duftsins son nokkra dýrðlegri sýn
en drottnanna hásal í rafurloga?
Sjá grundu og vog undir gullhvelfdum boga!
Hver getur nú unað við spil og vín?
Sjálf moldin er hrein eins og mær við lín,
mókar í haustsins visnu rósum.
Hvert sandkorn í loftsins litum skín,
og lækirnir kyssast í silfurósum.
Við útheimsins skaut er allt eldur og skraut
af iðandi norðurljósum.

Frá sjöunda himni að ránar rönd
stíga röðlarnir dans fyrir opnum tjöldum,
en ljóshafsins öldur, með fjúkandi földum
falla og ólga við skuggaströnd.
Það er eins og leikið sé huldri hönd
hringspil með glitrandi sprotum og baugum.
Nú mænir allt dauðlegt á lífsins lönd
frá lokuðum brautum, frá myrkum haugum,
og hrímklettar stara við hljóðan mar
til himins, með kristalsaugum.


Nú finnst mér það allt svo lítið og lágt,
sem lifað er fyrir og barizt er móti.
Þó kasti þeir grjóti og hati og hóti,
við hverja smásál ég er í sátt.
Því bláloftið hvelfist svo bjart og hátt.
Nú brosir hver stjarna, þótt vonirnar svíki,
og hugurinn lyftist í æðri átt,
nú andar guðs kraftur í duftsins líki.
Vér skynjum vorn þrótt, vér þekkjum í nótt
vorn þegnrétt í ljóssins ríki.


Hve voldugt og djúpt er ei himinsins haf
og hásigldar snekkjur, sem leiðina þreyta.
Að höfninni leita þær, hvort sem þær beita
í horfið - eða þær beygja af.
En aldrei sá neinn þann, sem augað gaf,
- og uppsprettur ljóssins ei fundnar né skýrðar.
Með beygðum knjám og með bænastaf
menn bíða við musteri allrar dýrðar.
En autt er allt sviðið og harðlæst hvert hlið
og hljóður sá andi, sem býr þar.

                                                   Einar Benediktsson

 

Athugasemdir

[Þorvaldur Ágústsson (IP-tala skráð) 7.9.2013 kl. 22:25]

Sæll Ágúst

  Kæra þökk fyrir góðan og fróðlegan pistil og ekki spillir að innblásið  kvæði Einars Ben. skuli fylgja. Íslenskir vísindamenn  oft í samstarf við útlenda vísindamenn vinna ótrauðir að stórmerkilegum rannsóknum, sem lítið eða ekkert er fjallað um í fjölmiðlunum okkar. gaman væri að sjónvarp allra landsmanna væri með t.d. mánaðarlegan þátt, sem fjallaði um tækni og vísindarannsóknir, innan lands og utan í anda Sigurðar og Örnólfs. Það mætti sleppa einum og einum glæpaþætti í staðinn. Ég efast ekki um að margir myndu vilja frétta af því hvernig gengur að opna hið harðlæsta hlið og svörum andans hljóða.

                 Kveðja.

                               Þorvaldur Ágústsson

[Ágúst H Bjarnason, 8.9.2013 kl. 12:19]

Sæll Þorvaldur og takk fyrir póstinn.

Ég er sammála þér að það er allt of lítið um fræðsluefni í sjónvarpinu, og nánast ekkert innlent nema ágætir þættir sem Ari Trausti hefur verið með.

Mér þykir ólíklegt að svona þættir þurfi að vera dýrir. Fyrst og fremst eru þetta viðtalsþættir með heimsóknum í fyrirtæki og stofnanir. Af nógu er að taka varðandi efni.

Svo mætti einnig vera með fræðsluefni um tækni og vísindi sem hæfir börnum.