År 2016 började himmelsfotografer över hela Kanada dela bilder av ett tunt band av lila och vitt ljus och trodde att de hade fångat en sällsynt typ av norrsken. Forskare som studerade bilderna höll först med, och ljusshowen fick ett nytt namn: STEVE. Några års forskning senare fick de backa från det – det lila bandet visade sig inte alls vara norrsken, utan ett separat himlafenomen som bara råkar ligga intill riktiga norrsken på himlen.
Den missuppfattningen är en bra ingång till vad ett norrsken egentligen är. De skimrande gardinerna som de flesta kallar norrsken eller sydsken uppstår ur ett ständigt utbyte mellan solen och jordens atmosfär, och de visar sig vara äldre, märkligare och mer varierade än vykortsfoton antyder, med kusiner på Jupiter och, visar det sig, till och med på stjärnor långt utanför solsystemet.
Vad som får himlen att glöda rött, grönt och lila
På jorden börjar de mest intensiva uppvisningarna med solstormar: laddade partiklar faller ner i den övre atmosfären, exciterar gaserna där och sätter igång en glöd i rött, grönt och lila. Vilken färg som dominerar beror på höjden. Rött visar sig högst upp, där syreatomer är sällsynta och det mänskliga ögat är mindre känsligt för den våglängden, så ett rött norrsken blir bara synligt när solaktiviteten är stark nog att kompensera för båda problemen samtidigt.
Detta höjdberoende förklarar varför samma storm kan se helt annorlunda ut från en natt till en annan. Det förklarar också varför de rödaste uppvisningarna hamnar i rubrikerna: en svag gardin är obetydlig, men en himmel som synligt blir röd är ett tecken på att något ovanligt pågår ovanför.
Norrskenszonen ligger inte där man skulle gissa
Norrsken syns mest tillförlitligt inte vid själva polerna utan i en ring runt dem: ett band ungefär 6 breddgrader brett, cirka 660 km, centrerat kring 67 grader nordlig och sydlig bredd. Det bandet ligger en bra bit från den geografiska polen, vilket förklarar varför de bästa platserna att se skenet på är arktiska städer söder om polen, inte polen själv.
Under normala förhållanden håller sig norrskenet inom det bandet. Under Carrington-händelsen, ihågkommen som den kraftigaste geomagnetiska stormen som någonsin observerats, kollapsade reglerna helt: norrsken sågs till och med i tropikerna, långt från där de normalt syns.
En bedragare vid namn Steve
STEVEs historia är en påminnelse om att även väl studerade himlar fortfarande kan överraska professionella astronomer. När det lila och vita bandet först uppmärksammades av forskare 2016 klassades det som en nyupptäckt typ av norrsken, en begriplig missuppfattning eftersom det dök upp på samma himlar som riktiga norrsken gör. Uppföljande arbete ändrade diagnosen: ljusströmmarna som utgör STEVE kommer från en helt annan mekanism och hör trots allt inte hemma i norrskensfamiljen.
Att reda ut det krävde ytterligare forskning som jämförde STEVEs beteende med hur riktiga norrsken fungerar, och de två stämde helt enkelt inte överens. Det som hade sett ut som ännu en norrskensvariant visade sig vara sitt eget, orelaterade fenomen som helt enkelt hade förblivit obemärkt tills amatörfotografer började dela bilder av det.
Bakvända akronymen född ur en tecknad häck
Smeknamnet har ett ovanligt fånigt ursprung. Medborgarforskarna som först upptäckte den märkliga ljusshowen över Kanada döpte den efter ett bortkastat skämt: i den animerade filmen Över häcken (Over the Hedge) från 2006 stöter en grupp skogsdjur på en okänd häck och, utan att veta vad de annars ska kalla den, bestämmer de sig för att döpa den till Steve. Norrskensforskare lånade skämtet rakt av.
Rymdfysikern Elizabeth MacDonald, som arbetar vid NASA:s Goddard-forskningscenter och grundade det första medborgarforskningsnätverket för norrsken, gillade namnet STEVE och lät sitt team i efterhand bygga en vetenskapligt klingande etikett runt det: STEVE, för Strong Thermal Emission Velocity Enhancement. Akronymen konstruerades för att passa ett namn som medborgarforskarna redan hade valt – pappersarbetet hann i kapp skämtet snarare än tvärtom.
Förvirrande nog reser STEVE ibland med en följeslagare som faktiskt är ett norrsken. Ett grönt inslag som ibland dyker upp intill STEVEs lila streck beter sig som vanligt norrskensljus, även om det lila bandet alldeles bredvid inte gör det, vilket betyder att en enda observation kan innehålla både ett äkta norrsken och en bedragare sida vid sida.
Medborgarforskare hittar ständigt nya former
STEVE är inte den enda norrskensöverraskningen som kom från amatörobservatörer snarare än ett professionellt forskningsuppdrag. I samarbete med universitetsforskare inom rymdvetenskap upptäckte en grupp finska amatörfotografer en helt ny norrskensform, en som inte tidigare hade katalogiserats.
Forskare beskriver varje distinkt norrskensform som sitt eget fingeravtryck, typiskt för ett visst fenomen i norrskenszonen. Det synsättet hjälper till att förklara varför ett amatörfotografi ändå kan vara en upptäckt: det som ser ut som en mindre variation för en tillfällig betraktare kan visa sig vara signaturen för en mekanism som ingen tidigare dokumenterat.
En ljusshow på Jupiter som aldrig sover
Jordens norrsken är imponerande, men Jupiters sätter dem i perspektiv. De är enorma, och dessutom rymmer Jupiters ljusshower hundratals gånger mer energi än något jorden någonsin producerar, och till skillnad från jordens upphör de aldrig.
En del av förklaringen är att Jupiter har en andra bränslekälla som jorden saknar. Förutom de laddade partiklarna som anländer med solvinden, fylls Jupiters norrsken på av partiklar som slungas ut i rymden av dess måne Io, vars vulkaner är stora och talrika nog för att fortsätta mata planetens magnetiska miljö med färskt material. Jorden har ingen måne som Io i närheten, vilket bidrar till att förklara varför dess norrsken inte pågår oavbrutet på det sätt Jupiters gör.
Norrsken långt bortom jorden
Norrskenskonceptet slutar inte heller vid solsystemets kant. I juli 2015 rapporterade astronomer den allra första upptäckten av ett norrsken utanför solsystemet, upptäckt kring den bruna dvärgstjärnan LSR J1835+3259. Att hitta ett norrsken där antyder att grundrecept bakom jordens norrsken – ett magnetfält som fångar upp en ström av laddade partiklar – utspelar sig även på objekt långt från varje bekant planet.
Nedtecknat på uråldriga himlar
Norrskenet är ett av de äldsta noterade naturfenomenen som finns. Det tidigaste dateringsbara skriftliga vittnesbördet om ett norrsken finns i Bambusannalerna, en krönika från det forntida Kina, daterad till 977 eller 957 f.Kr., århundraden innan de flesta händelser som folk tänker på som "forntida historia" ens nedtecknades. En ännu äldre avbildning kan finnas bevarad i cromagnonmålningar i grottor i norra Spanien, daterade till omkring 30 000 f.Kr., även om det oundvikligen är mer osäkert att koppla förhistorisk konst till en specifik händelse än att läsa en daterad krönika.
Gamla noteringar skriver fortfarande ibland om den moderna bilden. En japansk dagbok från 1770 som beskriver norrsken över Kyoto, återupptäckt 2017, antydde att stormen bakom det kan ha varit ungefär 7 % starkare än Carrington-händelsen, samma storm vars telegrafstörande räckvidd vanligtvis betraktas som taket för hur extrem en geomagnetisk storm kan bli. Om den jämförelsen håller, kanske rekordet för den mest intensiva stormen i den nedtecknade historien inte tillhör den storm som de flesta krediterar för det.