Jorden omges av ett tunt gashölje, atmosfären, och i rymden där utanför rör sig snabba laddade partiklar, plasma. Norrsken uppkommer när en del av dessa partiklar kommer in i jordens atmosfär och krockar med atomer och molekyler som finns där. När partiklarna krockar bildas ett ljus och det är detta ljus som kallas norrsken.

Partiklarna som skapar norrsken kommer ifrån jonosfären men har fått en enorm hastighet med hjälp av energi från solvinden. Partiklarna fångas in av jordens magnetfält och styrs mot jordens poler. När partikeln når atmosfären krockar den med någon av de många atomer som finns där.

När partikeln krockar med en atom tar atomen över lite av den energi som fått partikeln att röra på sig. Partikeln fortsätter att att röra sig, med lite lägre hastighet eftersom den blivit av med lite energi, och krockar snart med en ny atom.

Atomen som tagit över energin från partikeln från rymden har nu lite för mycket energi.Atomen släpper iväg energin som bildar ett ljus. Nästa atom som krockar med partikeln tar också åt sig en del av rörelse energin och partikeln rör sig ännu långsammare. Även den nya atomen kommer att släppa ifrån sig energin som ljus. När partikeln rör sig längre ner genom atmosfären ligger atomerna allt tätare och partikeln krockar allt oftare. Varje gång partikeln krockar rör den sig lite långsammare och nytt ljus bildas.

När partikeln krockat ett antal gånger har den förlorat så mycket av sin rörelse energi att den har tappat all fart och nu är helt still. Detta brukar ske när partikeln finns ungefär 100 kilometer ovanför jordens yta. När många partiklar krockar med olika atomer som sedan släpper iväg sitt ljus så blir det ett synligt norrsken.

För att det ska bli norrsken på en planet krävs det en rad av saker.

För det första måste det finnas en atmosfär på planeten. Atmosfären är den filmduk där norrskenet visas. Om inte atmosfären fanns skulle partiklarna inte ha några atomer att krocka med och det skulle inte bli något ljus.

För det andra måste det finnas laddade partiklar, plasma, som kan krocka med atmosfären. Om inte partiklarna fanns skulle det heller inte bli några krockar som bildar norrskensljus.

För det tredje behövs något som kan styra plasmapartiklarna ner mot atmosfären, så att partiklarna inte bara missar jorden och fortsätter rakt ut i rymden. Det som styr partiklarna är ett magnetiskt fält.

För det fjärde behövs en energikälla som kan ge plasmapartiklarna så mycket energi som behövs för att skapa norrsken. Hos oss på jorden är det solen som är den energikällan. Om inte partiklarna fick all den energi de behöver skulle det inte finnas tillräckligt med energi för att skapa norrskensljuset.

Till sist behövs något som ser till att energin från solen hamnar hos partiklarna som sedan färdas mot jorden. Det är solvinden som överför solens energi till partiklarna.

Jorden är en stor magnet som omges av ett magnetfält, liknande det som finns hos en stavmagnet.

Partiklarna som ger norrsken rör sig från jonosfären mot jorden. Jordens magnetfält styr de laddade partiklarna från rymden på ett sådant sätt att de flesta träffar atmosfären långt norrut eller långt söderut.

Att magnetfältet verkligen ser ut så här kan lätt visas med hjälp av en stavmagnet och lite järnfilspån eller en kompass. Lägg stavmagneten på en plan yta och strö ut lite järnfilspån eller för kompassen fram och tillbaka runt magneten. Du kan nu se hur magnetens fältlinjer går.

För att de laddade partiklarna i rymden ska få den höga hastighet som behövs för att norrskensljuset ska bildas behövs en energikälla. Den energikällan är solen. Den del av solens energi som ger norrsken transporteras till jorden med den så kallade solvinden. Solvinden består till största delen av protoner, positivt laddade partiklar, och elektroner, negativt laddade partiklar, som slungas ut från solen med en enorm hastighet, ca 400 kilometer/sekund. Dessa laddade partiklar kallas med ett gemensamt ord för plasma.

Plasma är egentligen en sorts gas, men det finns en stor skillnad. En gas har ingen elektrisk laddning, alla elektroner och protoner sitter ihop som atomer. I en atom finns det alltid lika många negativt laddade partiklar, elektroner, som det finns positivt laddade, protoner. I atomen finns även neutroner som inte har någon laddning alls. Eftersom de positiva och negativa laddningarna är lika många så tar de ut varandra och gasen blir oladdad.

Hos ett plasma rör sig elektroner och protoner fritt, vilket medför att ett plasma kan vara elektriskt laddat.

Jorden utgör ett hinder för solvinden. Det mesta av av solvindsplasmat viker av och strömmar förbi jorden, man kan jämföra med hur det ser ut runt en sten i en bäck.

Solvinden innesluter jordens magnetfält i en sorts bubbla och det är den bubblan som är jordens magnetosfär. Magnetosfären fungerar som ett skyddsrum för jorden, den ser till att inte alla partiklar från rymden träffar jorden. Magnetosfärer finns kring de planeter som har magnetfält, men även andra astronomiska objekt och hela galaxer kan ha magnetosfär.

Man kan på bilden se bubblan som ligger runt jorden och dess magnetfält. På dagsidan, som är vänd mot solen, trycker solvinden ihop jordens magnetfält och på nattsidan drar solvinden ut fältet till en lång svans som kallas magnetsvansen och fortsätter långt ut i rymden, bortom månens bana.

Varje sekund träffas magnetosfärens yttre gräns, magnetopausen, av enormt mycket energi.Det är faktiskt lika mycket energi som de svenska elkraftverken producerar tillsammans på tre år. Av all den energin är det bara en liten del som träffar jordens atmosfär och av energin som träffar atmosfären är det bara en liten del som blir norrsken. Den energimängden räcker dock gott och väl till färgsprakande skådespel på himlen.

En magnetisk substorm är en störning i det magnetiska fältet. Störningen sker i norrskenszonen och beror på förändringar i magnetfältet och på olika laddade partiklar i magnetosfärens svans. Stormen varar ca. 10- 30 minuter och efteråt brukar det bli extra starka norrsken.

Norrsken kan uppträda i många olika former. Det norrsken man oftast brukar se tidigt på kvällen är en båge som sträcker sig över hela himlen i riktning från öster till väster. Bågen är oftast grönfärgad och har otydliga kanter. Underkanten av norrskensbågen brukar kunna vara ganska tydlig, medan överkanten är betydligt mer otydlig och suddig.

Ibland kan bågar bli aktiva och börja se ut som draperier. De strålar man kan se sprida sig visar riktningen på jordens magnetfält. Längden på en norrskensbåge kan vara riktigt stor, 1000 kilometer eller mer, men bredden kan vara så liten som 100 meter.

Ett norrskensband påminner om en båge men är mer veckad eller ihoprullad som en spiral.

Om man står rakt under ett norrsken i magnetfältets riktning ser norrskensstrålarna ut att komma från en enda punkt och stråla ut åt alla håll. Detta kallas för korona. Om du däremot står längre norr- eller söderut och tittar på samma norrsken så ser du en norrskensbåge.

Under de mest färgsprakande norrskenen, de som uppstår under så kallade substormar, kan hela himlen fyllas av de mest otroliga former och färger av grönt, rött, blått och violett. Ljuset kan under dessa tillfällen bli väldigt starkt. Det kan faktiskt bli så starkt att det inte är något problem att läsa i dess sken. Former och färger kan ändras väldigt snabbt, det kan ske från en sekund till nästa. Den intensivaste delen av ett norrsken brukar oftast inte vara längre än ett tiotal minuter, för att sedan övergå till ett lugnare mera omärkligt skimrande på himlen, så det gäller att titta ofta för att inte missa de vackraste skenen.

När magnetosfären tömt ut större delen av den extra energi den får i samband med en substorm kan man ofta se en annan typ av norrsken, pulserande norrsken. Under ett pulserande norrsken kan man på himlen se bleka ljusfläckar som tänds och släcks oberoende av varandra och olika snabbt. Fläckarna är tända någon eller några sekunder. Det är vanligast att se sådana norrsken efter midnatt.

Bilden visar några bilder tagna under ett pulserande norrsken. Bilderna är tagna med en speciell tv-kamera för svagt ljus. Pricken visar var en sondraket befinner sig. Klockan 21:54:58 var det norrsken runt raketen, men fyra sekunder senare hade det nästan försvunnit, för att vara tillbaka efter ytterligare två sekunder.

Det norrsken som är vanligast och ofta finns på himlen kallas different norrsken. Det är inte så lätt att upptäcka eftersom den saknar former. Det kan ligga som en svag glöd över stora delar av himlen.

Det finns faktiskt alltid norrsken någonstans på himlen även om man inte kan se dem. Runt polerna finns det alltid en ring av norrsken men det är inte säkert att man kan se dem från den plats man själv befinner sig på. Även om det kanske finns norrsken precis ovanför den plats där du är så är det inte säkert att du ser dem eftersom de inte syns på dagen och på sommaren då det är för ljust.

Om norrsken låter är en fråga som har diskuterats mycket och länge. Vissa säger att norrskenet helt klart har ett ljud, medan andra säger att det omöjligt kan vara så. En sak som får vissa forskare att tvivla är att de som hört ljudet säger att det sker precis samtidigt som norrskenet flammar som starkast på himlen.

Eftersom ljudet består av ljudvågor, som rör sig långsammare än ljuset, så kan ljudet omöjligt höras samtidigt som man ser ljuset. Det beror på att norrskenet finns på ca 100 kilometers höjd och på grund av det långa avståndet skulle ljudet försenas, nästan fem minuter, jämfört med ljuset.

Trots alla tvivel så är det många människor runt i stort sett hela norrskenszonen som har hört ljud i samband med mycket starka norrsken.

Norrskenet verkar ha två olika ljud, ett sprakande som gnistorna från en eld och ett sorts vinande. Ljuden har hörts vid klart och stilla väder samtidigt som norrskenet har rört sig häftigt och befunnit sig rakt ovanför den lyssnande personen. Ljud av norrsken är väldigt ovanligt och det finns många personer som har sett massor av norrsken utan att någonsin ha hört det.

I inslaget nedan försöker dr. Urban Brändström förklara en hypotes av prof. em. Unto Laine vid Aalto universitetet i Helsingfors. Enligt denna antas ljuden uppstå på ca. 70 m höjd. 

SVT – Låter norrsken?

För ytterligare information se våra engelskspråkiga sidor. 

Innan man visste vad man idag vet om norrsken försökte folk på sitt eget sätt förklara hur norrsken uppstår. På den tiden visste man naturligtvis att norrsken fanns men man visste inte vad de berodde på. Eftersom dåtidens människor ofta var vidskepliga blev deras förklaringar väldigt fantasirika.

Tre gamla nordiska förklaringar nämns i boken Kongespeilet från 1200-talet. På den tiden trodde man att jorden var platt och att jordskivan var omgiven av hav. En förklaring gick ut på att alla hav omgavs av stora eldar. Det var när skenet från dessa eldar blev så starkt att det speglade sig på himlen som det blev norrsken.

En annan av förklaringarna gick ut på att solens strålar var så långa att de nådde utanför jordskivans kant, även om solen själv låg under jorden. Norrskenet var då ljuset av dessa strålar som sköt upp under jordskivans kant och syntes på natthimlen.

Ett tredje förslag var att glaciärer kunde dra åt sig och samla på sig så mycket kraft att de till slut blev lysande.

Ett av de gamla namnen på norrsken är Sillblixt. Det kom till av att folk trodde att norrskenet var en spegling av stora sillstim i havet.

Från Närke kommer ytterligare en förklaring. Norrskenet sades uppkomma när lapparna sprang omkring på fjället med facklor och letade efter sina renar.

I Småland trodde man att svanarna en gång tävlade om vem som kunde flyga längst mot norr. De svanar som kom längst frös till slut fast i luften. När de stackars fastfrusna svanarna försökte komma loss genom att flaxa med vingarna så blev det norrsken.

Det finska namnet på norrsken är revontulet, räveldar. Enligt legenden skulle det finnas eldrävar i Lappland och norrsken var gnistor som uppstod i deras pälsar när de sprang över fjällen.

De urbefolkningar, t.ex. indianer och samer, som idag lever i zoner där det finns norrsken tycker att norrskenet är något man ska visa aktning och ha respekt för. Denna åsikt har hållt sig ända in i vårt århundrade. Många äldre personer i norra Sverige kan berätta att de som barn blivit tillsagda att uppföra sig stillsamt och fint när det var norrsken.

Både i Skandinavien och Nordamerika tror vissa att man kan locka till sig norrsken genom att vissla, men att göra detta kan vara farligt.

Det finns flera berättelser som beskriver hur farligt norrskenet kunde vara om man inte passade sig. Det finns till exempel en historia om en ung man i Norge som, trots sin storebrors varningar, retades så mycket med norrskenet att det till slut dödade honom.

Vissa folkslag ville inte skicka ut sina barn att leka när det var norrsken, eftersom de kunde bli dödade, medan andra tyckte att det gick bra så länge barnen hade mössa på sig, så att norrskenet inte kunde bränna håret av dem.

Många trodde att norrsken , speciellt rödfärgade, betydde att det skulle bli sämre tider, såsom krig, pest eller stora eldsvådor. De rödaktiga norrskenen lurade ofta folk att tro att en stad i närheten brann och de skyndade dit, bara för att upptäcka att det inte alls var så. Detta var speciellt vanligt i trakter där det inte var norrsken så ofta. För dem som inte var vana att se norrsken var det nog lätt att tro att det röda skenet på himlen kom ifrån stora eldar, speciellt som de flesta städer bestod av trähus som lätt tog eld.

En tro som är gemensam för många urfolk i norra Europa, Amerika och Asien är att norrskenet var den plats där de döda bodde. Alla som dött fick dock inte komma till norrskenet, det fick bara de som dött en våldsam eller för tidig död. Det kunde vara små barn, kvinnor som dött när de födde barn, människor som dött i krig eller mördats och sådana som tagit självmord.

I vissa områden verkar de dödas andar ha haft det ganska roligt i norrskenslandet. Inuiterna på Grönland och i norra Kanada trodde att andarna spelade fotboll med en valrosskalle. Deras namn på norrsken är Aqsalijaat, spåren av dem som spelar fotboll. Från Baffin Island berättas att valrosskallen hade så roligt att den klapprade med käkarna. Även om det säkert kunde vara trevligt att titta på sina släktingar när de lekte på himlen så fick man passa sig så att man inte fick huvudet avslaget av valrosskallen.

Samerna trodde att norrsken och väder har ett samband. När norrskenet flammade högt på himlen skulle vädret bli varmt. Samerna trodde att man genom att ändra norrskenet på magisk väg även kunde ändra på vädret. Detta kunde göras på olika sätt. I Kvikkjokk ropade man en ramsa som började “gokseth (norrsken) lipi, lipi”. Lipi är en förkortning av ordet lihphuit som betyder fladdra.I Vilhelmina trodde man att man kunde få norrskenet att fladdra genom att vifta med ett vitt lakan.

Alla folkslag trodde inte att ett flammande norrsken skulle ge varmt väder, vissa trodde att det skulle bli kallt, andra att det skulle bli snöstorm och så vidare. Något de allra flesta var överens om var dock att ett fladdrande norrsken betydde att det skulle bli ändring i vädret.

Norrsken är inte bara vackra att titta på, det sker också mycket forskning om norrsken. Forskarna undersöker bland annat varför det blir norrsken, hur ofta det blir stora norrsken och så vidare. 

Eftersom partiklarna som gör att det blir norrsken stoppas av jordens atmosfär kommer de aldrig ner till marken . Eftersom partiklarna inte når marken så blir det svårt att mäta dem. Om man vill undersöka, eller mäta, något hos partiklarna måste man undersöka dem medan de fortfarande finns i rymden. För att göra detta får man skicka upp mätinstrument och mäta i den övre atmosfären eller ännu längre ut.

Det, eller de instrument man sänder upp till rymden med en raket eller satellit kallas gemensamt för nyttolast.

Sondraketer används till mätningar av speciellt utvalda norrsken. Raketerna kan nå höjder upp till ungefär 1000 kilometer och mäter i cirka 10 minuter. Esrange som ligger 40 kilometer öster om Kiruna har en uppskjutningsplats där många sondraketer för norrskensforskning har skjutits upp.

Om man vill mäta i områden som befinner sig för långt bort från jorden eller mäta under en längre tid än vad som är möjligt när det gäller raketer så använder man satelliter. Sådana projekt är dyra och kräver mycket arbete. Därför är det vanligt att många länder samarbetar när det gäller satelliter. Om man samarbetar behöver varje land inte betala lika mycket pengar och ha lika många personer som jobbar med satelliten.

Uppe i rymden görs de olika instrumentens information om till radiosignaler som sänds ner till mottagare på jorden där de spelas in på magnetband. I de flesta fall kan en mottagarstation på marken bara nå satelliten under en del av dess bana och därför lagrar man ofta data i minnen ombord tills nästa gång satelliten får kontakt med jorden. På så sätt kan man få information från hela satellitens bana, inte bara från den del där man har kontakt med satelliten.

Mätningar från marken är också mycket viktiga. Markmätningar har vissa fördelar jämfört med mätningar i rymden. Alla mätningar som behövs kan göras från samma plats, eftersom satelliten eller raketen hela tiden rör på sig så går detta inte så bra. Om ett instrument går sönder kan man laga det om det finns på marken, något som är nästan helt omöjligt när det gäller instrument i rymden.

Var man än bor i Sverige lönar det sig att hålla ögonen öppna efter norrsken, men chanserna ökar ju längre norrut man kommer. I genomsnitt är det norrsken i Stockholm en natt av tjugo och i Kiruna nästan varje natt.

Det måste vara mörkt och någorlunda klart väder.

Det är mycket viktigt att titta ofta. Den mest intensiva delen av ett norrsken varar ofta mindre än tio minuter.

Det kan ibland vara svårt att se skillnad mellan ett svagt norrsken och ett moln.Om det är ett norrsken kan man se stjärnor igenom det. Norrsken är ofta en aning grönaktiga och ändrar form på ett helt annat sätt än ett moln.

I Skandinavien visar sig de aktivaste norrskenen oftast före midnatt.

Det går att fotografera norrsken med en vanlig kamera, men en snabb film är att rekommendera (t.ex. 400 ASA) eller en inställning på ISO 400 eller högre med en digital kamera. Man får prova sig fram till rätt slutartid, som kan vara 5-20 sekunder, så ett stativ behövs.

Följande böcker har använts för informationstexterna på sidorna om norrsken. 

• Sandahl Ingrid, Norrsken: budbärare från rymden, Atlantis, Stockholm, 1998
• Brekke Asgeir , Egerland Alv , Nordlyset, fra mytologi till rumforskning, Grøndahl & Søn Forlag A.S, Oslo, 1979
• Candance Savage, Aurora, Greystone Books, Vancouver, Canada, 1994