Smaragdgrön, svagare än den zodiakal ljus och synligt på mörka nätter överallt på jorden, genomsyrar luftglöd natthimlen från ekvator till pol. Airglow dyker upp i vår tids exponeringsfotografier av natthimlen som spöklika krusningar av norrskensliknande ljus cirka 10-15 grader över horisonten. Dess likhet med norrsken är ingen slump. Båda bildas på ungefär samma höjd av 60–65 miles (100 km) och involverar excitation av atomer och molekyler, särskilt syre. Men olika mekanismer retar dem att glöda.
Jorden på natten från den internationella rymdstationen som visar ljusa stänk av stadsljus och det luftglödande lagret som skapas av ljusemitterande syreatomer cirka 60 miles högt uppe i atmosfären. Denna gröna kokong av ljus är bekant för alla som har tittat på bilder av jordens nattsida från omloppsbana. Kredit: NASA
Norrsken får sin gnista från höghastighetselektroner och protoner i solvinden som bombarderar syre- och kväveatomer och molekyler. När exciterade elektroner inom de atomerna återgår till sina vilotillstånd sänder de ut fotoner av grönt och rött ljus som skapar skimrande, färgglada gardiner av norrsken.
Grönt ljus från exciterade syreatomer dominerar ljuset från luftglöden. Atomerna är 56–62 miles höga i termosfären. Det svagare röda ljuset kommer från syreatomer längre upp. Natriumatomer, hydroxylradikaler (OH) och molekylärt syre tillför sitt eget komplement till ljuset. Kredit: Les Cowley
Airglows subtila utstrålning uppstår från excitation av ett annat slag. Ultraviolett ljus från dagssolen joniserar eller slår bort elektroner från syre- och kväveatomer och molekyler; på natten rekombinerar elektronerna med sina värdatomer och frigör energi som ljus i olika färger inklusive grönt, rött, gult och blått. Den ljusaste emissionen, den som är ansvarig för att skapa de gröna ränder och band som är synliga från marken och omloppsbanan, härrör från exciterade syreatomer som strålar ljus på 557,7 nanometer, mitt i det gulgröna spektrumet där våra ögon är mest känsliga. .
Luftglöd över den östra himlen under sommarens Vintergatan. Lägg märke till att till skillnad från norrskenets vertikala strålar och mjukt böjda bågar är luftglöden bandad, strimig och på sina ställen nästan fibrös. Det är som ljusast och bäst synligt 10-15 grader högt längs en siktlinje genom den tjockare atmosfären. Om du tittar lägre absorberas dess svaga ljus av tätare luft och damm. Ser man högre ut sprids ljuset ut över ett större område och verkar svagare. Kredit: Bob King
En stor, svag fläck av luftglöd nedanför Dippers fotograferad 24 maj. För ögat visas luftglöd som färglösa ränder och fläckar. Till skillnad från norrskenet är det vanligtvis för svagt för att väcka vårt färgseende. Tidsexponeringar visar dess färger väl. Den här swatchen är särskilt svag eftersom den är mycket högre över horisonten. Kredit: Bob King
Det betyder inte att luftglöd är lätt att se! I åratal misstänkte jag streck av vad jag trodde var höga moln från min observationsplats för mörk himmel även när kartor och prognoser indikerade orörda himlar. Fotografering lärde mig äntligen att lita på mina ögon. Jag började lägga märke till gröna ränder nära horisonten i astrofoton med lång exponering. Först borstade jag bort det som kamerabrus. Sedan märkte jag hur spöklika saker långsamt förändrades i form av minuter och timmar och från natt till natt. Tyngdkraftsvågor skapad av jetströmsskjuvning, vind som flyter över bergskedjor och till och med åskväder i den lägre atmosfären fortplantar sig upp till termosfären för att skapa luftglödens ständigt föränderliga konturer.
Ett uppenbart luftglödsutstryk över Jungfrun förra månaden. Mars är det ljusa objektet under och till höger om mitten. Ljusföroreningar från Duluth, Minn. smyger sig in längst ner till vänster. Kredit: Bob King
Förra månaden, en särskilt mörk natt, gjorde jag ett dedikerat svep av himlen efter att mina ögon hade anpassat sig helt till mörkret. En stor sträng av luftglöd spred sig söder om Stora och Lilla Dopparen. I öster hade Pegasus och Andromeda dimmiga fläckar av varierande intensitet, medan den briljanta Mars strålade genom ett långt utstryk i Jungfrun.
För att bevisa att det jag såg var sant tog jag bilderna du ser i den här artikeln och fann att de matchade exakt mina visuella iakttagelser. Förutom färg. Airglow är vanligtvis för svag för att tända koncellerna i våra näthinnor som är ansvariga för färgseende. De vaga ränderna och fläckarna sågs bäst genom att flytta runt ditt huvud för att se kontrasten mellan dem och den mörkare, luftglödfria himlen. Oavsett vilken del av himlen jag tittade på, stack airglow med sitt spända huvud. Faktum är att om du skulle resa någonstans på jorden, skulle luftglöd vara din ständiga följeslagare under mörka nätter, till skillnad från norrskenet som håller sig till polarområdena. Varning – när du börjar se det, du
Upphetsat syre på högre höjd skapar ett lager av svagt rött luftglöd. Natriumexcitation bildar det gula lagret på 57 miles upp. Airglow är ljusast under dagsljus men osynlig mot solljushimlen. Kredit: NASA med kommentarer av Alex Rivest
Airglow kommer in olika färger – låt oss titta närmare på vad som orsakar dem:
* Netto -Jag har aldrig sett den, men långexponerade bilder visar ofta rött/rosa blandat med det vanligare gröna. Exciterade syreatomer mycket högre upp på 90–185 miles (150–300 km) som strålar ut ljus i ett annat energitillstånd är ansvariga. Upphetsad -OH (hydroxyl) radikaler avger djuprött ljus i en process som kallas kemoluminescens när de reagerar med syre och kväve. En annan kemoluminiscerande reaktion äger rum när syre- och kvävemolekyler sprängs isär av ultraviolett ljus högt uppe i atmosfären och rekombinerar för att bilda kväveoxid (NO).
* Gul– Från natriumatomer runt 57 miles (92 km) höga. Natrium kommer från sönderdelning och förångning av mineraler i meteoroider när de brinner upp i atmosfären som meteorer.
* Blå– Svag emission från exciterat syremolekylercirka 59 miles (95 km) hög.
Kometen Lovejoy passerar bakom gröna syre- och natrium-luftglödlager den 22 december 2011 sett från rymdstationen. Kredit: NASA/Dan Burbank
Airglow varierar tid på dygnet och säsongen och når en maximal ljusstyrka på cirka 10 grader, där vår siktlinje passerar genom mer luft jämfört med zenit där ljuset når lägsta ljusstyrka. Eftersom luftglöd är som ljusast vid tiden för solens maximum (ungefär nu) är det nu en idealisk tid att se efter det. Även kosmiska strålar som träffar molekyler i den övre atmosfären bidrar.
Se massor av luftglöd och norrsken från omloppsbanan i den här videon gjord med hjälp av bilder tagna från rymdstationen.
Om du tog bort stjärnorna, Vintergatans band och zodiakalens ljus, skulle luftglöden fortfarande ge tillräckligt med belysning för att se din hand framför ditt ansikte på natten. Genom rekombination och kemoluminescens skapar atomer och molekyler en häpnadsväckande mängd färgade ljusfenomen. Vi kan inte undkomma solen ens de mörkaste nätterna.