Væri hægt að búa til norðurljós á himninum með leysigeislum?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Væri hægt að búa til norðurljós á himninum með leysigeislum?
Þegar stjörnufræðingar skoða og taka myndir af stjörnuhimninum í gegnum sjónauka, nota þeir fjarhrif leysigeisla til að leiðrétta fyrir tifi á ljósi á leið sinni gegnum andrúmsloftið. Þetta gera þeir með manngerðri grænni leysistjörnu. Hún er mynduð í háloftunum með stöðugum geisla leysis. Leysirinn varpar grænu ljósi af ákveðinni tíðni með afli sem nemur 1 watti og vekur upp græna ljómun (e. fluorescence) með örlítið lægri tíðni í þunnu lagi af natríngasi í 100 km hæð. Þetta lag er alltaf til staðar og endurnýjast sífellt við uppgufun örlítilla loftsteina sem rekast á lofthjúpinn með miklum hraða í svipaðri hæð og norðurljósin myndast.

Raunveruleg norðurljós myndast hins vegar við árekstra straums rafeinda og róteinda frá sólinni við köfnunarefnis- og súrefnissameindir í ysta lagi lofthjúpsins. Norðurljósin eru græn eða rauð, eins og flestir vita, og fylgja segullínum jarðar og myndast því einkum á kraga í kringum póla segulsviðsins á norður- og suðurslóðum.

En væri hægt væri að beita þessari aðferð til að búa til græn norðurljós á heiðskírum himni að næturlagi? Mundi þetta geta leyst vanda vonsvikinna ferðamanna sem hingað koma um langan veg til að sjá norðurljós en hitta svo á nætur án norðurljósa? Við skulum bregða aðeins á leik og giska á hversu mikið rafafl þyrfti til að gera þetta með leysi.

Göngum út frá því, að manngerða stjarnan sjáist jafn björt í gegnum sjónauka með 0,6 m þvermáli eins og myndpunktur (e. pixel) norðurljóss með berum augum. Að næturlagi má reikna með að þvermál ljósops auga ferðamannsins sé 6 mm eða 0,006 m. Til þess að manngerða stjarnan yrði jafn björt og stjarnan frá 1 W leysi sem horft er á í gegnum sjónauka, þyrfti mjög mikið afl. Meira afl en nemur hlutfallinu á þvermáli sjónaukans og augans í öðru veldi, það er (0,6 m/0,006m)² x 1 W = 10.000 W = 10 kW. Til þess að búa til einn grænan bjartan myndpunkt í natrínlaginu á himninum sem væri vel sýnilegur þyrfti þess vegna að beita leysigeisla með 10 kW afli.

Gerum nú ráð fyrir því að raunhæf nýting á rafafli til að framleiða leysigeislann sé 10%. Þá þyrfti 1/0,1 x 10.000 W = 100 kW af rafafli til þess að varpa einum björtum manngerðum norðurljósa-myndpunkti á himininn. Við skulum einnig gera ráð fyrir því að til þess að lögun og breytingar norðurljósanna kæmu vel í ljós, þyrfti um 1 milljón slíkra myndpunkta með 1 Hz myndtíðni. Niðurstaðan er því sú, eftir þessa ágiskun, að stöðugt rafmagnsafl sem þyrfti til að framleiða „manngerð norðurljós“ á himninum er 1.000.000 x 100 kW = 100 GW! Til samanburðar skal nefnt að öll rafaflsframleiðsla á Íslandi er 2,5 GW.

Til þess að leysa úr vandanum með ferðamennina væri því skynsamlegra að búa til „manngerðan stjörnuhimin“ í stjörnuveri (e. planetarium). Þar væri hægt að varpa myndum af raunverulegum norðurljósunum með myndvörpum á hvelfingu þess í fullum litum með stjörnuhimininn í bakgrunni. Slíkt störnuver myndi einnig nýtast til að kynnast hreyfingum stjörnuhiminsins og fegurð og því ekki einnig leysigerðum myndum sem mætti varpa á hvelfinguna?

Myndir:

• Leysigeisli Yepun og Magellansskýin | ESO Ísland. (Sótt 29.01.2015).
• Adaptive optics - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 29.01.2015).

Höfundur þakkar Ara Ólafssyni, dósent í eðlisfræði við HÍ, fyrir yfirlestur....