AURORA / NORTHERN LIGHTS - SOME EXPLANATIONS
AURORA   /  NORDLICHT     -     EINIGE ERKLÄRUNGEN
AURORA   /   NORRSKEN    -    NÅGRA FÖRKLARINGAR


COLORFUL IMPRESSIONS
FARBSTARKE EINDRÜCKE
FÄRGSTARKA IMPRESSIONER



Very often the aurora glows mainly green, like in the examples above from 1996-10-09 near Moskosel and from 2004-03-11 north of Arjeplog, though even here (at the right picture) you can see that it is not really pure green only. The picture below shows a very colorful northern light 1981-10-20 in western Härjedalen...

Sehr oft leuchtet die Aurora vorwiegend grün, wie in den Beispielen oben von 1996-10-09 nahe Moskosel und von 2004-03-11 nördlich von Arjeplog, obwohl man auch hier sehen kann (im rechten Bild), dass es nicht nur reines Grün ist. Das Bild unten zeigt ein farbenreiches Nordlicht von 1981-10-20 in West-Härjedalen...

Mest ger norrskenet ett övervägande grönt ljus, som i exemplen ovan från 1996-10-09 nära Moskosel och från 2004-03-11 norr om Arjeplog, men även här kan man se (på den högra bilden), att det är inte bara rent grönt. Den nedre bilden visar en färgstark aurora 1981-10-20 i västra Härjedalen...




Finally it covered the entire sky, a phenomenon called "corona". We then used an ultra-fisheye on the camera pointing vertically upright...

Schließlich erstreckte es sich über den ganzen Himmel, ein Phänomen, das "Corona" genannt wird. Wir verwendeten dann ein Ultra-Fisheye-Objektiv und richteten die Kamera vertikal nach oben aus...

Slutligen gick utsträckningen över hela himlen, ett fenomen som kallas "corona". Vi använde då ett ultra-fisköga-objektiv med vertikal kamerariktning...


The horizon is at the outer limit of the circle-formed picture. At the bottom slightly to the left you see the roof rack of the car and two masts.

Der Horizont liegt am äußeren Rand des kreisförmigen Bildes. Unten etwas nach links sieht man den Dachgepäckträger des Wagens und zwei Masten.

Horisonten ligger runt den yttre kanten i den cirkelformade bilden. Nederst lite till vänster ser man bilens takräcke samt två master.



AURORA - PHYSICS
AURORA - PHYSIK
AURORA - FYSIK


The picture below shows the geomagnetic field, looked onto the day side of the earth. You can see that the magnetic field lines are parallel to the earth's surface near the equator, whereas they are vertical near the poles...

Das Bild unten zeigt das geomagnetische Feld, auf die Tagseite der Erde gesehen. Man erkennt, dass die magnetischen Feldlinien in Äquatornähe parallel zur Erdoberfläche verlaufen, während sie in Polnähe senkrecht stehen...

Bilden här nere visar det geomagnetiska fältet, tittat på jordens dagsida. Du kan se att de magnetiska fältlinjerna ligger parallellt med jordytan nära ekvatorn, medan de står lodrätt nära polerna...




The magnetic field of the earth is deformed by the energy stream from the sun, the so-called "Solar Wind". On the day side, the geomagnetic field is compressed, on the night side it is stretched (called the tail). This is why the magnetic latitude lines (when you look onto the pole) are formed like an oval spread to the night side.

Under normal circumstances, most of the energetic particles from the sun (mostly electrons with high velocity) do not reach the lower atmosphere of the earth, as the geomagnetic field has the function of a shield. Some particles however, hit somewhat deeper into the magnetic field, glide along its field lines, often spirally, and as the magnetic field lines lead down towards earth's atmosphere only in the polar regions, it is there where the particles hit the atoms of the atmospheric gases. The electrical energy of the particles ionisates the atmosphere - mostly in altitudes from 70 to 500 km, with a maximum just over 100 km (E-height). The energetic transfer is to be seen as glow, in the Arctic as "Northern Light" (aurora borealis) and in the Antarctic as "Southern Light" (aurora australis)...


Das Magnetfeld der Erde wird deformiert durch den Energiestrom von der Sonne, dem "Sonnenwind". Auf der Tagseite wird das geomagnetische Feld komprimiert, auf der Nachtseite wird es gestreckt (als Schwanz bezeichnet). Daher sind die magnetischen Breitengrade (bei einem Blick auf den Pol) wie ein Oval zur Nachtseite hin gedehnt.

Unter normalen Bedingungen erreichen die energiereichen Partikel von der Sonne (meist Elektronen mit hoher Geschwindigkeit) nicht die unteren Bereiche der Erdatmosphäre, da das Geomagnetfeld wie ein Schutzschild fungiert. Einige Teilchen jedoch stoßen etwas tiefer in das Magnetfeld, gleiten an seinen Feldlinien entlang, oft spiralförmig, und da die magnetischen Feldlinien nur in den Polarregionen bis hinab zur Atmosphäre führen, ist es eben dort, wo die Partikel auf Atome der atmosphärischen Gase treffen. Die elektrische Energie der Partikel ionisiert die Atmosphäre - meist in Höhen zwischen 70 und 500 km, mit einem Maximum etwas über 100 km (E-Höhe). Der energetische Transfer kann als Leuchten beobachtet werden, in der Arktis als "Nordlicht" (aurora borealis) und in der Antarktis als "Südlicht" (aurora australis)...


Jordens magnetfält blir deformerad genom energiströmmen från solen, "solvinden". På dagsidan är det geomagnetiska fältet komprimerat, på nattsidan är det sträckt (betecknas som svans). Därför är de magnetiska breddgrader (tittat ner på polen) utvidgad som en oval mot nattsidan.

Under normala konditioner kan de energirika partiklar från solen (oftast elektroner med hög hastighet) knappast nå dem nedre regioner av jordatmosfären, då det geomagnetiska fältet fungerar som en skyddssköld. Några partiklar tränger dock lite djupare in i magnetfältet, glider längs dess fältlinjer, ofta i en spiralrörelse, och eftersom magnetlinjerna leder ner till atmosfären enbart i polarregionerna, är det där, då partiklarna träffar på atomer av atmosfärens gaser. Den elektriska energin från partiklarna joniserar atmosfären - oftast i höjder mellan 70 och 500 km, med ett maximum något ovanför 100 km (E-höjd). Den energetiska transfereringen syns som ljus, i Arktis som "norrsken" (aurora borealis), i Antarktis som "sydsken" (aurora australis)...



When the sun is very active, the energy of the loaded particles is strong enough to shoot them deeper into the magnetosphere, but even now, most of them are directed by the magnetic field lines to the polar regions. As the energy flow is neither continuous nor homogeneous, the magnetic field will flutter, which is called "Magnetic Storm". These disturbances of the magnetic field can be observed on a magnetometer.

When the energy input is very high, heavy aurora will even occur in lower altitudes and in lower geographic latitudes (down to about 55 deg., sometimes even less)...


Wenn die Sonne sehr aktiv ist, ist die Energie der geladenen Partikel stark genug, um sie tiefer in die Magnetosphäre zu schießen, aber selbst dann werden die meisten von ihnen durch die magnetischen Feldlinien in die Polarregionen geleitet. Da der Energiestrom weder kontinuierlich noch homogen ist, beginnt das Magnetfeld zu flattern, welches als "Magnetsturm" bezeichnet wird. Diese Unruhen im Magnetfeld können mit einem Magnetometer beobachtet werden.

Wenn der Energieeintrag besonders hoch ist, wird starke Aurora selbst in geringeren Höhen und niedrigeren geografischen Breiten vorkommen (hinunter bis etwa 55 deg., manchmal sogar noch weniger)...


När solens aktivitet är mycket hög, blir energin från partiklarna tillräckligt stor att kunna tränga djupare i magnetosfären, men även då ledas de allra flesta längs magnetfältlinjerna ner mot polarregionerna. Eftersom enrgiflödet är varken kontinuerligt eller homogent, börjar magnetfältet att fladdra, som kallas för "magnetstorm". Denna oro kan konstateras med hjälp av en magnetometer.

När energitillförseln är särskilt stor, kan stark aurora förekomma även i ringa höjder samt i lägre geografiska breddgrader (ner till ca. 55 deg., ibland ännu mindre)...





The picture below shows the "Aurora Oval" or "Aurora Belt" over the Antarctic (source: NASA, I didn't fly as high as that myself)...

Das Bild unten zeigt den "Aurora-Gürtel" oder das "Aurora-Oval" über der Antarktis (Quelle: NASA, ich bin nicht selbst so hoch geflogen)...

Bilden nere visar "aurora-bältet" eller "aurora-ovalen" över Antarktis (källa: NASA, jag flög inte så högt själv)...




The pictures below show typical aurora colors and their origin in different excited or ionized atmospheric gases (only the most important ones). A mixture of the different spectral lines can create nearly every color...

Die Bilder unten zeigen typische Aurora-Farben und ihren Ursprung in verschiedenen angeregten oder ionisierten atmosphärischen Gasen (nur die wichtigsten). Eine Mischung der verschiedenen Spektrallinien kann nahezu jede Farbe hervorbringen...

Bilderna nere visar typiska aurora-färger och deras ursprung i olika exciterade eller joniserade atmosfäriska gaser (enbart de mest viktiga). En blandning av flera av spektrallinjerna kan producera fram nästan vilken färg som helst...

   



EFFECTS ON RADIO COMMUNICATIONS
AUSWIRKUNGEN AUF FUNKVERBINDUNGEN
EFFEKTER PÅ RADIOFÖRBINDELSER


As the ionisation of the atmosphere occurs along the magnetic field lines, the ionisated regions use to have a mainly vertical orientation. Therefore aurora (at E- and F- altitudes from about 100 km upwards) can reflect radio waves over some thousand km back to the region of its origin (or elsewhere). Since the ionisation is very dense, frequencies up to several hundred MHz can be reflected.

On the other side it behaves like a curtain, when you try to establish a radio link from inside the aurora oval to somewhere outside of it (or vice versa). This means, that radio contacts between the polar regions and lower latitudes are impossible - sometimes over several days.

Another problem for radio contacts in arctic regions is the frequently occurring phenomenon of D-height ionisation (far less than 100 km high, "ionisation down to the grass roots"), known as "Polar Cap Absorption" = PCA, which make the normal ionospheric long-, medium- and shortwave contacts impossible, as the waves will already be absorbed in some km height...


Da die Ionisierung der Atmosphäre entlang den magnetischen Feldlinien geschieht, haben die ionisierten Regionen üblicherweise eine hauptsächlich vertikale Orientierung. Daher kann Aurora (in E- und F-Höhen von ca 100 km aufwärts) Radiowellen über einige Tausend km hinweg zu ihrem Ursprungsort (oder anderswohin) reflektieren. Da die Ionisation sehr dicht ist, können Frequenzen bis zu einigen hundert MHz reflektiert werden.

Auf der anderen Seite verhält sie sich wie ein Vorhang, wenn man versucht, eine Funkverbindung vom Inneren des Aurora-Ovals mit einem Ort außerhalb des Ovals herzustellen (oder umgekehrt). Das bedeutet, dass Funkverbindungen zwischen den Polarregionen und niedrigeren Breiten dann nicht möglich sind - oft über Tage.

Ein weiteres Problem für Funkverbindungen innerhalb der arktischen Regionen ist das häufig auftretende Phänomen von D-Höhen-Ionisation (weit unterhalb einer Höhe von 100 km, "Ionisation bis hinunter zu den Graswurzeln"), bekannt als "Polar Cap Absorption" = PCA, welche die normalen ionosphärischen Lang-, Mittel- und Kurzwellenverbindungen unmöglich macht, da die Wellen schon in einigen km Höhe absorbiert werden...


Då joniseringen av atmosfären sker längs de magnetiska fältlinjerna, har de joniserade regionerna mest en övervägande vertikal orientering. Därför är det möjligt, att aurora (i E- och F-höjder från ca. 100 km uppåt) kan reflektera radiovågor över en distans av flera tusen km tillbaka till deras ursprungspunkt (eller åt andra håll). Då ioniseringen är mycket tät, reflekteras frekvenser upp till några hundra MHz.

Å andra sidan verkar den som ett draperi, när man försöker att installera en radioförbindelse från insidan av aurora-ovalen till en punkt som befinner sig utanför (eller tvärtom). Det betyder, att radiokontakter mellan polarregionerna och lägre bredder är då omöjligt - ofta i flera dygn.

Ett ytterligare problem ang. radioförbindelser i arktiska områden är det ofta uppträdande fenomenet av D-höjd-jonisering (långt nedanför 100 km höjd, "jonisering ner till gräsrötterna"), känd som "Polar Cap Absorption" = PCA, som omöjliggör de normala jonosfäriska lång-, mellan- och kortvågsförbindelserna, därför att vågorna absorberas redan i höjder av några kilometer...






A FILM ABOUT AURORA
EIN FILM ÜBER AURORA
EN FILM OM AURORA


8 min video (© Santatelevision) with information and nice views (time-lapsed)...

8 min Video (© Santatelevision) mit Informationen und schönen Bildern (zeitgerafft)...

8 min video (© Santatelevision) med informationer och fina bilder (quick-motion)...











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