Jeg møter en slank, intens mann i et mørklagt lokale på Teknisk museum i Oslo. Mannen er fransk astronom, og heter Jean Lilensten. Han fikler med elektriske ledninger. De leder mot en glasskasse. Den ligner et akvarium.

Lilensten starter en pumpe, men det strømmer ikke vann inn i glassboksen. Det er tvert imot lufta som strømmer ut. Snart er glassboksen nesten lufttom.

Inne i glassboksen er et lite verdensrom. Det gløder i purpur rundt to metallkuler. Den største er sola. Den minste er jorda. Rundt polene til jordkula ser vi nordlyset og sørlyset – Aurora Borealis og Aurora Australis.

Lilensten kaller apparatet sitt for en planeterrella. Navnet har han gitt i respekt for en annen, intens og slank mann.  Han gjorde et lignende eksperiment i samme by for litt over hundre år siden: Kristian Birkeland.

Glødende luft

Den gangen het byen Christiania, og Kristian Birkeland var forskeren med en vill idé: Nordlyset hadde sin opprinnelse i sola. Birkeland laget sine terrellaer for å vise at teoriene kunne stemme.

I den gamle universitetsbygningen på Karl Johan hadde han plassert en messingkule inne i den nesten lufttomme glassboksen. Messingkula skulle forestille jordkloden.

Så sendte Birkeland strøm gjennom en magnetspole inni jordkula.  Dermed fikk kula et magnetfelt med nordpol og sydpol, akkurat som jordkloden.

Så satte han elektrisk spenning på en tynn, spiss elektrode inne i glassboksen. Elektriske ladninger, elektroner, strømmet ut, slik Birkeland tenkte seg at ladde partikler strømmet ut fra sola.

Magnetfeltet på messingkloden trakk elektronene ned mot magnetpolene. Noen av elektronene kolliderte med de få luftpartiklene som var igjen inne i terrellaen. Kollisjonene fikk dem til å gløde, slik som når nord- og sørlyset gløder i de tynne luftlagene, 80 til 150 kilometer over bakken rundt polene på jorda.

Regnet som kvasivitenskap

Men forskerne på Birkelands tid var ikke overbevist. Hvordan kunne elektriske ladninger komme helt fra sola til jorda? Dette var kvasivitenskap, mente flere.

Først på 1960-tallet kunne instrumentene på satellitter gi et klart svar: Birkeland hadde rett. Sola blåser ut elektrisk ladede gasser i store utbrudd. Denne solvinden treffer magnetfeltet rundt jorda, og lager nordlys.

Se hvordan nordlyset dannes når utbrudd på sola slynger elektrisk ladede gasser mot jorda!

Sterk spenning, liten gnist

I planeterrellaen til Lilensten er solkula ladet med flere tusen volt.

- Jeg pleier å fortelle dette litt dramatisk til barna, for at de ikke skal fikle for mye med modellen, forteller han smilende til forskning.no. 

I virkeligheten er ikke den høye spenningen farlig. Det er ikke mer strøm i den enn en liten gnist. Hvis du kunne tatt på solkula, ville du bare kjent en liten rykning.

Fikk idéen i Tromsø

Det er flere fordeler med å ha modeller av både sola og jorda i planeterrellaen. Rundt solkula kan du se det som kalles koronaen, en glødende krone av hete gasser som også finnes rundt sola.

Planeterrellaen er Lilenstams kjærlighetsbarn, unnfanget under et besøk på Universitetet i Tromsø i 1996. Der fikk han se Birkelands største terrella, i ferd med å bli restaurert av ingeniøren Terje Brundtland.

Den nyrestaurerte terrellaen trakk godt med publikum til Nordlysobservatoriet i Tromsø. Lilensten bestemte seg da for å lage flere nye terrellaer. Han ville vekke interessen for nordlysforskning flere steder, på rent idealistisk grunnlag.

Fri bruk over hele verden

For sju år siden ble så den første planeterrellaen født, med to metallkloder.

- Størrelsen var tilpasset bagasjerommet i bilen min. Jeg reiste rundt til skoler, gamlehjem og astronomiske foreninger og viste den fram, forteller mannen som til daglig er direktør ved Institut de Planétologie et d´Astrophysique de Grenoble i Frankrike.

Det gløder også mye idealisme i planeterrellaen. Instituttet han leder, ba ham om å ta patent på apparatet, men Lilensten ville ikke.

- Vi ble enige om at jeg kunne gi gratis plantegninger og instruksjoner om hvordan planeterrellaen kan bygges til skoler, universiteter og andre institusjoner, forteller han. Kommersielle firmaer må derimot betale en avgift.

Til gjengjeld for fri bruk, må utstillerne fortelle hvor originalen kommer fra. Hvis de lager forbedringer, må de også gjøre dem åpent kjent for alle.

Derfor er det nå 17 planeterrellaer på rundfart i verden, like mange som Birkeland bygget på begynnelsen av 1900-tallet. 75 000 nysgjerrige tilskuere har sett nordlyset fra Lilenstens planeterrella i USA, Spania, Tyskland, Frankrike og flere land.

- Dette tallet vil trolig eksplodere. Nå er nemlig planeterrellaen også installert i det største vitenskapsmuseet i Paris, forteller Lilensten.

Nyttig for forskere

Han justerer styrken på spenningen fra solkula, og flytter jordkula nærmere. Noe skjer: En lysbro spennes ut mellom de to modellklodene.

Da skifter kulene roller. De er ikke lenger jorda og sola, men en fjern kjempeplanet på kollisjonskurs med stjernen sin.

Planeterrellaen er nemlig ikke bare på utstilling. 2014-versjonen av Birkelands gamle apparat kan fortsatt gjøre nytte for seg, for eksempel for å modellere hva som skjer i fjerne solsystemer.

Kolliderende kloder

I noen solsystemer er banene til planetene ustabile. Hva skjer hvis en stor planet med tett atmosfære, større enn kjempeplaneten Jupiter, styrter inn i stjernen sin? Da kan sterke magnetfelt lage kraftig nordlyslignende aurora mellom planeten og stjernen.

- Det samme kan skje for mindre planeter som ligner på jorda. Fargene til auroraen kan fortelle hvilke stoffer det er i atmosfæren til planeten, forteller Lilensten.

Hittil har ingen teleskoper klart å vise en slik aurora. Kanskje vil mer følsomme instrumenter og det nye James Webb romteleskopet klare oppgaven, håper han.

Aurora på Uranus

Det samme håper han for aurora på nattsiden av planeten Uranus, den nest ytterste gassplaneten i vårt solsystem.

-Romteleskopet Hubble har fotografert aurora på dagsiden av Uranus. Men nattsiden vender alltid vekk fra jorda, forklarer Lilensten.

Han simulerte Uranus i planeterrellaen. Da så han en kraftig aurora rundt polen på nattsiden, og en svakere på dagsiden. Heller ikke denne auroraen er påvist i virkeligheten - ennå.

Modell av Mars

Lilensten har også pumpet en tynn atmosfære av karbondioksid inn i planeterrellaen for å etterligne atmosfæren til planeten Mars. Da fikk han bekreftet observasjoner som romsonden Mars Express hadde gjort av ultrafiolett lys i atmosfæren.

Selv om planeten ikke har et stort, globalt magnetfelt, slik som jorda, har Mars mindre, lokale magnetfelt på overflaten. Kan de skape en aurora?

Ja, det kan de. Lilensten har også gjort utregninger som viser at den ultrafiolette strålingen skyldes elektrisk ladede partikler fra sola, altså en aurora.

Fri forskning

Disse utregningene ble selvsagt gjort med en datamaskin. Og selv om planeterrellaen fortsatt kan gjøre nytte for seg i praktisk forskning, tror Lilensten at datamodeller vil overta mer og mer i framtida.

- Da kan vi ha mer kontroll med modellen, sier han, og skjeler mot det glødende, sprakende lille verdensrommet han har stilt opp for skolebarna.

Det skal ikke mange støvkornene til før det slår gnister på kulene. Vakkert, men ikke akkurat slik nordlyset oppfører seg. Og rett som det er må Lilensten ned i kontrollpanelet for å justere uregjerlige elektronstrømmer. Men inspirerende og vakkert er det. Planeterrellaen vil sikkert vekke undring og interesse hos nye kull med skolebarn og andre tilskuere i årene som kommer.

- Vi har også et prosjekt i Algerie, der en ny planeterrella skal bygges. Folk i Nord-Afrika skal få se nordlyset. For meg er det viktig at forskningen skal være fri, selv om den er kostbar. Den skal ikke selges. Jeg tror veldig på dette, sier Lilensten.

Lenke og referanse:

Planeterrella – The polar light simulator, nettsted for planeterrellaen

J. Lilensten et.al: The Planeterrella experiment: from individual initiative to networking, Journal of Space Weather and Space Climate, 2012