Nattlysande skyer

Nattlysande skyer, òg kjende som noctilucente skyer eller polarmesosfæriske skyer, er eit lysande skyfenomen i den øvre delen av atmosfæren. Dei består av iskrystallar og er berre synlege under astronomisk skumring, ei stund før sola står opp eller etter sola har gått ned. Dei er berre synlege i sommarmånadane (frå midten av mai til slutten av august) mellom 50° og 70° nord og sør for ekvator. Skyene ligg så høgt i atmosfæren at sjølv om sola er under horisonten sett frå observatøren sitt synspunkt, så er skyene framleis opplyste av sola. Nyare studiar indikerer at auka atmosfærisk metan-utslepp skapar ekstra vassdamp når metanmolekyla når mesosfæren - og skapar eller forsterkar eksisterande nattlysande skyer.

Dei er dei høgaste skyene som kan oppstå i atmosfæren, og er å finne i mesosfæren i høgder på rundt 75-85 km. Dei er berre synlege når sola skin på dei frå under horisonten og dei lågare delane av atmosfæren ligg i jordskuggen.

Generelt

Ein har ingen stadfesta observasjonar av slike skyer før 1885, men dei kan ha blitt observerte nokre tiår tidlegare av Thomas Romney Robinson i Armagh.  Det er sådd tvil om det var nattlysande skyer Robinson såg, sidan det i utgangspunktet er for tidleg for denne typen skyer. Årsaka er at det i samband med Tsjeljabinsk-meteoren i februar 2013 vart observert stratosfærisk støv som reflekterte sollys etter solnedgang. 

Nattlysande skyer kan berre dannast under særs strenge tilhøve på sommaren. Når dei oppstår har det hendt ørsmå endringar i den øvre atmosfæren. Klassifiseringa av dei er relativt ny, og det verkar som om skytypen vert observert oftare over større område og med større lysstyrke enn tidlegare.

Danning
Nattlysande skyer består av ørsmå iskrystallar som er opp til 100 nm i diameter og finst i høgder på kring 75 til 85 km, langt høgare enn nokre andre skyer i jordatmosfæren. Skyer i den lågare atmosfæren oppstår når vassdropar samlar seg på partiklar, men i mesosfæren oppstår skyene direkte frå vassdamp i tillegg til at dei oppstår på støvpartiklar.

Data frå satellitten Aeronomy of Ice in the Mesosphere indikerer at nattlysande skyer krev vassdamp, støv og særs låge temperaturar for å oppstå. Ein kjenner ikkje til kva kjelda til verken støvet eller vassdampen i den øvre atmosfæren er. Ein trur støvet kan kome frå mikrometeorar, men kan òg vere partiklar frå vulkanar og støv frå troposfæren. Fukta kan kanskje løftast frå hol i tropopausen, i tillegg til at det kan dannast i ein rekasjon mellom metan og hydroksylradikalar i stratosfæren.

Eksos frå romferjene nytta mellom 1981 og 2011, som nesten utelukkande bestod av vassdamp etter at ein av rakettane vart fråskild i ei høgd på kring 46 km, skapte ørsmå, individuelle skyer. Kring halvparten av vassdampen vart sleppt ut i termosfæren, vanlegvis i høgder frå kring 100 til 115 km. I august 2014 skapte òg SpaceX Falcon 9 nattlysande skyer over Orlando i Florida etter ei oppskyting.

Eksosen kan transporterast til Arktis på litt over ein dag, sjølv om den eksakte mekanismen til denne særs kjappe transporten er ukjend. Når vassdampen vert frakta nordover, fell det frå termosfæren og ned i den kaldare mesosfæren, som femner delen av atmosfæren under termosfæren. Sjølv om denne mekanismen kan skape individuelle, nattlysande skyer, trur ein ikkje det er den viktigaste bidragsytaren til fenomenet.

Sidan mesosfæren inneheld særs lite fukt, kring hundre millionar gonger tørrare enn lufta i Sahara, og er ekstremt tynn, kan iskrystallar berre dannast når temperaturen er lågare enn 120 minusgrader Celsius. Det kan verke ulogisk, men mesosfæren er faktisk kaldast på sommaren på grunn av sesongbaserte vertikale vindar. Den stigande lufta om sommaren i den øvre mesosfæren fører til adiabatisk avkjøling. Om vinteren fører fallande vind til adibatisk oppvarming. Derfor oppstår skyene berre om sommaren. Dei er ikkje mogeleg å sjå innafor polarsirkelen når det er midnattsol, sjølv om dei er der, fordi sola aldri er lågt nok under horisonten. Nattlysande skyer oppstår hovudsakleg nær polområda, fordi det er her mesosfæren er kaldast. Skyene på den sørlege halvkula ligg kring 1 km høgare enn dei på den nordlege halvkula.

Ultrafiolett stråling frå sola bryt vassmolekyla sund, og reduserer mengda tilgjengeleg vatn som skal til for å danne nattlysande skyer. Strålinga er kjend å varierer syklisk med solsyklusen og satellittar har målt ein minke i lysstyrken til skyene når den ultrafiolette stråligna har auka i løpet av dei to siste solsyklusane. Ein har observert at endringar i skyene følgjer kring eitt år endringar i intensiteten til den ultrafiolette strålinga, men ein har så langt ikkje funne årsaka til denne lange forseinkinga.

Nattlysande skyer har høg radarreflektivitet, i eit frekvensområde på 50 MHz til 1,3 GHz. Ein har inga god forklaring for denne eigenskapen, men ei mogeleg forklaring er at iskorna vert kledde med ein tynn metallfilm av natrium og jarn, som gjer at skyene reflekterer radarbølgjer langt betre. Denne forklaringa er derimot kontroversiell. Natrium- og jarnatom vert riven laus frå innkomande mikrometeorar og legg seg i eit lag like over høgda til nattlysande skyer, og ein har målt at mengda av desse elementa vert kraftig reduserte når skyene oppstår. Andre eksperiment har vist at ved ekstremt låge temperaturar i nattlysande skyer, kan natriumdamp raskt avsetjast på ei isoverflate.

Oppdaging og undersøking
Den første kjende observasjonen av nattlysande skyer er i 1885, to år etter Krakatoa-utbrotet i 1883. Det er framleis uklårt om skyene hadde noko med vulkanutbrotet å gjere eller om oppdagainga kom av at fleire folk observerte dei spektakulære solnedgangane som støv frå vulkanutbrotet i atmosfæren skapte. Studiar har vist at nattlysande skyer ikkje berre vert skapte av vulkansk aktivitet, sjølv om støv og vassdamp kan kastast opp i den øvre atmosfæren av utbrot og bidreg til at dei oppstår. Forskarar på den tida trudde at skyene kom av den vulkanske oska, men etter at oska hadde falle ut av atmosfæren, var dei nattlysande skyene framleis synlege. Til slutt vart teorien om at skyene bestod av vulkansk oske avvist av Malzev i 1926. I åra etter dei vart oppdaga, vart skyene mykje studerte av Otto Jesse frå Tyskland, som var dei første til å fotografare dei i 1887, og som verkar å ha vore personen som namngav dei noctilucente skyer, som tyder nattlysande eller nattskinande skyer. Notata hans gav bevis for at dei nattlysande skyene først dukka opp i 1885. Han hadde gjort detaljerte observasjonar av uvanlege solnedgangar skapt av Krakatoa-utbrotet året før og var sikker på at om skyene hadde vore synlege då, så hadde han utan tvil lagt merke til dei. I 1887 vart det organisert systematiske fotografiobservasjonar av skyene av Jesse, Foerster og Stolze og etter det året vart kontinuerlege observasjonar utført av Berlin observatorium. Under denne forskinga fann ein høgda til skyene ved hjelp av triangulering. Prosjektet vart avslutta i 1896. 

I tiåra etter Otto Jesse døydde i 1901 var det lite ny innsikt i eigenskapane til dei nattlysande skyene. Alfred Wegener meinte at dei besto av vassis, noko som seinare viste seg å vere korrekt. Studiet var avgrensa til bakkebaserte observasjonar og forskarar hadde særs lite kunnskap om mesosfæren fram til 1960-åra, då det vart utført direkte målingar med rakettar. Desse viste for første gongen at skyene oppstod i særs låge temperaturar i mesosfæren.

Første gongen nattlysande skyer vart oppdaga frå rommet var i 1972 med eit instrumentet på satellitten OGO-6. OGO-6-observasjonane av eit lyst, spreiande lag over polkalottane vart identifisert som ei forlenging av desse skyene mot polane. Ein seinare satellitt, Solar Mesosphere Explorer, kartla fordelinga av skyene mellom 1981 og 1986 ved hjelp av eit ultrafiolett spektrometer. Skyene vart påvist ved hjelp av ein lidar i 1995 ved Utah State University, sjølv om dei då ikkje var synlege for det nakne auga. Den første fysiske stadfestinga av vassis som hovudkomponent i dei nattlysande skyene kom frå instrumentet HALOE på Upper Atmosphere Research Satellite i 2001.

I 2001 utførte den svenske Odin-satellitten spektralanalysar av skyene, og skapte daglege, globale kart som avslørte store mønster i fordelinga deira.

25. april 2007 vart AIM-satellitten (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) sendt opp. Det er den første satellitten som har som oppgåve å studere nattlysande skyer, og han utførte dei første observasjonane sine 25. mai 2007. Bilete teken av satellitten syner former i skyene som liknar formene til troposfæriske skyer, noko som indikerer at dei har liknande dynamikk.

28. august 2006 annonserte forskarar i Mars Express-oppdraget at dei hadde funne skyer av karbondioksidkrystaller over Mars som strekkjer seg opp til 100 km over planetoverflata. Dei er dei høgaste skyene som er oppdaga over overflata på ein planet. Som nattlysande skyer på jorda, kan dei berre observerast når sola er under horisonten.

Forsking publisert i journalen Geophysical Research Letters i juni 2009, indikerer at nattlysande skyer observert etter Tunguskahendinga i 1908 er bevis på at nedslaget vart skapt av ein komet.

United States Naval Research Laboratory (NRL) og United States Department of Defense Space Test Program (STP) utførte Charged Aerosol Release Experiment (CARE) den 19. septembe r2009, der dei nytta eksospartiklar frå ein Black Brant-rakett, ein sonderakett, for å skape kunstige, nattlysande skyer. Skyene vart observerte over ein periode på fleire veker av bakkeinstrument og instrumentet Spatial Heterodyne IMager for MEsospheric Radicals (SHIMMER) på romfartøyet NRL/STP STPSat-1.

Observasjon
Nattlysande skyer er generelt fargelause eller svakt blå, sjølv om ein stundom kan sjå fargar som raud eller grøn. Den karakteristiske blåfargen kjem frå absorpsjon av ozon frå solstrålene som lyser opp skyene. Dei kan opptre som karakterlause band, men ofte har dei særeigne mønster som strekar, bølgjeliknande svingingar og kvervlar. Dei vert rekna som eit "vakkert naturfenomen". Nattlysande skyer kan forvekslast med cirrusskyer, men ser skarpare ut når dei vert forstørra. Skyene skapt av raketteksos har stundom andre fargar enn sølv og blå, på grunn av irisering i dei jamstore vassdropane.

Ein kan sjå nattlysande skyer på breiddegrader frå 50 til 65°. Dei opptrer sjeldan på lågare breiddegrader enn dette (sjølv om det er gjort observasjonar så langt sør som Paris, Utah, Italia, Tyrkia og Spania), og nærmare polane vert det ikkje mørkt nok til at skyene vert synlege. Dei opptrer berre om sommaren, frå midten av mai til midten av august på den nordlege halvkula, og frå midten av november til midten av februar på den sørlege halvkula. Dei er særs svake og tynne, og kan berre observerast i skumring når den lågare atmosfæren er i jordskuggen og dei nattlysande skyene vert opplyste av sola. Dei er best å sjå når sola er mellom 6° og 16° under horisonten. Sjølv om nattlysande skyer skjer på begge halvkuler, er dei observert langt oftare på den nordlege halvkula. Skyene på den sørlege halvkula er meir lyssvake og opptrer ikkje like ofte, i tillegg til at det er mindre landområde å observere dei nattlysande skyene frå.

Skyene kan studerast frå bakken, frå rommet, og direkte ved hjelp av sonderakettar. Somme nattlysande skyer består av mindre krystallar, 30 nm eller mindre, og desse er usynlege frå bakken fordi dei ikkje spreiar nok lys.

Former
Skyene kan opptre i mange variantar og former. Det vart utvikla eit identifikasjonsskjema av Fogle i 1970 som klassifiserte fem forskjellige former. Desse klassifiseringane er sidan blitt modifisert og vidare delt opp. Som følgje av nyare forsking har World Meteorological Organization no anerkjent fire hovudformer som er vidare inndelt i underkategoriar. Type I er sløraktige og særs tynne, og manglar ein veldefinert struktur, litt som cirrostratus eller dårleg definerte cirrus. Type II er band med lange strekar som ofte opptrer i grupper arrangert omtrent parallelt til kvarandre. Dei er vanlegvis meir spreidde frå kvarandre enn banda eller elementa i cirrocumulusskyer. Type III er bølgjande former som ligg tett inntil kvarandre i korte parallelle strekar. Desse liknar cirrusskyer. Type IV er kvervlar med delvis eller stundom fullstendige ringar med mørke midtpunkt.

Sjå òg 
 Perlemorskyer

Kjelder

Bakgrunnsstoff 

 AIM satellittoppdrag
 BBC-artikkel om AIM
 Nlcnet-Side for observasjonar av lysande nattskyer
 Noctilucent Clouds in the Classroom 
 Solar Occultation for Ice Experiment (SOFIE) 
 Link mellom lysande nattskyer og romfartøy 
 Lysande nattskyer over Sverige
 Fleire bilete

Skytypar
Optiske fenomen i atmosfæren
Utvalde artiklar 2021