Lysende natskyer
For flertallet af Jordens befolkning er lysende natskyer et ukendt fænomen, fordi de kun forekommer på forholdsvis høje breddegrader i sommermånederne. Den ideelle breddegrad er ~50°-~65°N (eller tilsvarende S, hvis man bor på den sydlige halvkugle). Det betyder, at Danmark med sin beliggenhed mellem 54°33’35”N og 57°45’07”N har optimale betingelser.
Skyerne består af små iskrystaller og er de højest forekommende skyer på Jorden, idet de findes i et tyndt lag i en højde af omkring 83-88 kilometer i den øvre mesosfære. Et stykke tid efter solnedgang og resten af natten indtil kort tid før solopgang er normale troposfæriske skyer i op til ca. 10 km højde mørke, idet de ligger i Jordens skygge, hvorimod lysende natskyer på grund af deres højde stadig bliver belyst af Solen. Lysende natskyer er tynde og kan ikke ses med det blotte øje om dagen, fordi daghimlen er meget klarere end de lysende natskyer.
Lysende natskyer en times tid efter solnedgang.
Figuren herunder viser, hvordan lysende natskyer opstår efter solnedgang. Direkte over observatøren er skyerne ikke belyste og er derfor ikke synlige, og skyerne under horisonten kan naturligvis heller ikke ses. Kun det område af himlen som kaldes tusmørkebuen bliver belyst af Solen, og det er her, de lysende natskyer befinder sig. Betingelserne for at se skyerne forekommer, når Solen er mellem 6° og 16° under horisonten.
Som nævnt består lysende natskyer af små iskrystaller. Normale troposfæriske skyer består også af vand og dannes på grund af vanddamp i luften. Vanddampen består af mikroskopiske dråber ned til en milliontedel af en millimeter i diameter. Ved opvarmning stiger den fugtige luft til vejrs, men de enkelte vanddampmolekyler finder ikke umiddelbart sammen til større dråber.
Dannelse af store vanddråber i skyerne.
(1): Fritsvævende vanddråber. (2): Der skal noget til at igangsætte processen, så i første omgang sætter vanddråberne sig på små salt- eller støvpartikler, som normalt svæver rundt i atmosfæren. (3): Herved dannes en skydråbe omkring støv- eller saltkornet.
(4): Skydråberne vokser i størrelse, både når de indbyrdes støder sammen men også ved, at vanddampen i luften samler sig på dem som dug på en rude.
I mesosfæren bliver vanddråberne og dermed skyerne også dannet på støvpartikler, men de kan også dannes direkte af vanddamp uden støv som katalysator. Det er ikke helt klart, hvorfra vanddampen og støvet kommer. Det sandsynligste er, at støvet stammer fra mikrometeoritter, men også mikroskopiske støvpartikler fra vulkaner kan blive ført højt til vejrs. Ligeledes kan vanddamp blive ført op gennem tropospausen, og vandmolekyler kan dannes i stratosfæren gennem reaktioner mellem metan og hydroxid (OH-).
Eftersom mesosfæren indeholder uhyre lidt vanddamp – omkring én hundredemillionte-del af luften i Sahara – og samtidig er ekstremt tynd, kan iskrystallerne kun dannes ved temperaturer under ÷120°C. Det indebærer, at lysende natskyer kun dannes om sommeren, fordi mesosfæren paradoksalt nok er koldest på denne årstid.
Første gang lysende natskyer blev omtalt var i 1885. Det er muligt, at de eksisterede før, men der findes ingen dokumentation herfor, hvilket synes at være overraskende, eftersom nordlys er veldokumenteret gennem gamle folkesagn og nordisk mytologi. Nogle mener, at et af de første afbildninger er Vincent van Goghs maleri Starry Night fra 1889.
Van Gogh, Starry Night 1889. Maleriet forestiller nattehimlen med stjerner, halvmåne og nogle mystiske bølgende hvide skyer.
Det er bemærkelsesværdigt, at de første officielle observationer skete få år efter det voldsomme vulkanudbrud på Krakatau i 1883. Det er uklart, om denne begivenhed har nogen fysisk sammenhæng med den pludselige forekomst af lysende natskyer, eller om opdagelsen snarere skyldes, at mange flere folk i almindelighed holdt øje med himlen på grund af de spektakulært røde solnedgange, som blev forårsaget af vulkanstøvet i atmosfæren. Den dramatiske himmel på Edvard Munchs Skriget fra 1893 menes ifølge nogle historikere at være inspireret af den omfattende globale virkning, som vulkanudbruddet fik, og som Munch så over Oslo Fjord.
Krakatau i 1883 og Edvard Munchs Skriget fra 1893.
Datidens videnskabsmænd antog, at de lysende natskyer havde en forbindelse til Krakatau, men da vulkanstøvet havde lagt sig, forvandt skyerne ikke. I årene umiddelbart efter 1885 blev skyerne undersøgt grundigt af tyskeren Otto Jesse, som ’opfandt’ begrebet lysende natskyer og ligeledes var den første, som fotograferede dem. Jesses optegnelser synes at bekræfte, at lysende natskyer ikke eksisterede før 1885. Han havde i årene forud nøje observeret de usædvanlige solnedgange, og såfremt skyerne havde været synlige på dette tidspunkt, ville han utvivlsomt have set dem.
Otto Jesse, Leuchtenden Nachtwolken.
Otto Jesse begyndte sine systematiske fotografiske observationer i 1887. Dette projekt fortsatte indtil 1896, og i denne periode blev højden af skyerne fundet ved hjælp af triangulation. I årene efter Otte Jesses død i 1901 skete der kun få fremskridt i forståelsen af de lysende natskyers natur. Alfred Wegener (kontinentaldriften) foreslog, at de bestod af vandis, hvilket jo senere har vist sig at være korrekt. På Wegernes tid var undersøgel-serne begrænset til observationer fra Jordens overflade, og først med rumalderen blev det muligt at foretage direkte målinger med raketter. Disse viste, at beliggenheden af skyerne faldt sammen med områder med meget lave temperaturer i mesosfæren.
I 1960’erne blev der opsendt raketter, der skulle indsamle prøver fra de lysende natskyer. Det viste sig, at prøverne indeholdt små støvkorn, der tydeligt bar præg af at have været dækket af is. Skyerne bestod altså af vandpartikler bygget op omkring støvkorn. Analyser af støvkornenes sammensætning viste, at de næppe var af vulkansk oprindelse. Derimod viste de et højt indhold af nikkel, som er relativt sjældent på Jorden. Det understøttede teorien om, at støvet stammer fra mikrometeoritter. I de senere år er der desuden observeret lysende natskyer, som er opstået som en følge af udstødningsgasser fra raketopsendelser.
Lysende natskyer er almindeligvis farveløse eller svagt blålige, hvilket skyldes absorption fra ozon, som befinder sig i lavere højde end skyerne, men af og til bliver der observeret andre farver som f.eks. røde og grønne nuancer. Strukturen kan minde lidt om højtliggen-de cirrostratus, som kan ses i dagtimerne. Til tider kan sådanne cirrusskyer også ses om natten, hvor de kan være lysere end tusmørkebaggrunden, især hvis der er månelys, men normalt er der ingen problemer med at identificere ægte lysende natskyer. En prisme-kikkert er en god hjælp til den korrekte identifikation. Cirrusskyer har tendens til at virke diffuse, når de ses gennem kikkerten, mens lysende natskyer på grund af forstørrelsen tværtimod fremviser finere detaljer, som det blotte øje ikke er i stand til at opløse.
Cirrostratusskyer.
På grund af deres store udstrækning iagttages lysende natskyer dog bedst med det blotte øje, og da de forekommer på nordhimlen og oftest lavt over horisonten, er det en fordel at vælge et observationssted med frit udsyn mod nord. De begynder at kunne ses, når der er blevet mørkt nok til, at de klareste stjerner kan ses. Især Capella i Kusken, er en god indikator, fordi den står lavt på nordhimlen i sommermånederne, og netop denne stjerne er et gennemgående træk på mange af de billeder, som bliver taget af lysende natskyer.
Capella og lysende natskyer med almindelige troposfæriske skyer i forgrunden.
Når de lysende natskyer er på himlen, ses de bedst en time eller to efter solnedgang eller tilsvarende et par timer før solopgang og vejret ellers er helt klart. De dukker således gradvist op om aftenen og forsvinder igen gradvist om morgenen, og af og til kan de være så klare, at hele nordhimlen synes at være oplyst.
Lysende natskyer kan optræde som strukturløse bånd, men oftest viser de karakteristiske mønstre som striber, bølger og hvirvler, og de skiller sig så meget ud fra almindelige skyer, at man er sjældent i tvivl, når man ser dem. Skyernes mange forskellige mønstre og former gør dem meget spektakulære at observere, og ofte kan man i løbet af kort tid se, hvordan strukturen ændres.
Som nævnt i indledningen ligger Danmark ideelt for iagttagelse af lysende natskyer. De forekommer sjældent sydligere end 50°N, og på højere breddegrader end 65°N bliver der ikke mørkt nok til, at de kan ses. De kan også ses på den sydlige halvkugle, men langt hovedparten af observationerne stammer fra den nordlige. Årsagen er ganske enkel, at befolkningstætheden er større her end på de tilsvarende sydlige breddegrader. Desuden tyder observationerne fra den sydlige halvkugle på, at de lysende natskyer her er svagere og forekommer sjældnere.