Jakten på fjerne havplaneter og store ørreter

En fulldresset fluefisker kan være en festlig syn der han (ja, det er som oftest en han) står plantet midt ute i en elv som en futuristisk frosk med øynene grundig skjult bak et par heldekkende solbriller som vekker assosiasjoner til 90-tallets virtual-reality-hjelmer.

Hvorfor disse brillene, fluefisker? Ikke bare beskytter de sårbare fluefiskerøyne mot løpske fluekroker. Polaroidglasset hjelper også fiskeren å se fisk nede i vannet, fisk han ikke ville sett med det blotte øye. Brilleteknikken – som kan gi oss økte fiskefangster i dag – vil kanskje om noen år hjelpe oss å avgjøre om det finnes store hav på fjerne planeter.

La det svinge

Lys er bølger og bølger er noe som svinger. Fysikere beskriver lys som svigninger i et elektrisk (og et magnetisk) felt – svingninger som brer seg utover med lyshastigheten. Svingninger har en retning. På havet svinger bølgene alltid opp og ned, noe som skyldes at de drives av tyngdekraften. For lys er det ikke slik.

Tenk deg at du står og ser mot en lyskaster som er plassert nord eller sør for deg. Noe av lyset du ser vil svinge opp og ned (som havbølgene), andre deler av lyset vil svinge fram og tilbake mellom øst og vest, og de fleste lysbølgene vil svinge sånn midt i mellom,  i en eller annen skrå retning.

Upolarisert lys svinger i aller retninger. Et polarisasjonsfilter består av elektrisk ledende tråer (f. eks. lange krystaller i polaroidglass). Disse lederne absorberer lysbølger som svinger i samme retning som tråene. Lyset som kommer ut vil da være polarisert, og svinger bare på tvers av tråene.

Det meste av lyset som treffer oss består av slike bølger som svinger i alle mulige retninger. Vi sier da at dette lyset er upolarisert. Andre ganger kan alt lyset som treffer oss ha én bestemt svingeretning, og det er da polarisert.

Den greieste måten å lage polarisert lys på er å bruke et polarisasjonsfilter. Polarisasjonsfilter er noe mange av oss har liggende å slenge i skuffer og skap – kamuflert som solbrilleglass av typen polaroid. Disse solbrilleglassene inneholder tett i tett med lange, tynne krystaller som alle peker i samme retning. Krystallene har den egenskapen at de absorberer alle lysbølger som svinger i samme retning som krystallene, mens bølger som svinger på tvers av krystallretningen slipper uhindret gjennom. Hvis du har på deg slike briller vil altså øynene dine bare motta de lysbølgene som svinger på tvers av krystallretningen.

Polarisasjon naturell

Jeg startet innlegget med å fortelle om fluefiskere som bruker polaroidbriller for å se fisk i vannet. Hvorfor det? Jo, det viser seg at vannflater er et av naturens egne polarisasjonsfiltere.

Når lys kommer inn på skrå mot en vannflate vil noe av lyset reflekteres, mens resten av lyset passerer ned i vannet der det for eksempel lyser opp en rekordørret. Hvis du som fluefisker kikker på skrå ned mot vannet på utkikk etter monsterruggen vil du derfor se en blanding av fisken under vannet og forstyrrende refleksjoner av busker og kratt som befinner seg over vannet.

Når lys treffer vann vil lys som svinger parallelt med vannet ha en tendens til å reflekteres, mens lys som svinger i motsatt retning passerer ned i vannet. Når lyset treffer vannet med Brewster-vinkelen vil i prinsippet alt reflektert lys være polarisert parallellt med vannflata.

Det viser seg at lysbølger som svinger parallellt med vannflata vil reflekteres i større grad enn lys som svinger i motsatt retning. Når lyset fra busker, kratt og storørret treffer øyet ditt vil altså busk-og-kratt-lyset svinge parallelt med vannflata mens ørretlyset svinger i motsatt retning. Hvis fluefiskeren har polaroidbriller der de lange krystallene ligger på tvers (altså parallelt med vannet) vil derfor brillene filtrere bort busker og kratt, og ørreten vil tre klarere fram.

Dessverre vil ikke alt lyset som reflekteres fra vannet være polarisert, så selv om du har kjøpt fiskebrillene dine på den mest eksklusive fluefiskebutikken i London vil det alltid være igjen noe busk-og-kratt-lys. I hvor stor grad reflektert lys er polarisert avhenger av hvilken vinkel det treffer vannflata med. I teorien vil reflektert lys være fullstendig polarisert hvis vinkelen mellom lysstrålen og loddelinja mot den reflekterende overflaten tilsvarer den såkalte Brewster-vinkelen.  For synlig lys og vann er Brewster-vinkelen 56°. Det vil si at du som fluefisker vil ha mest glede av de rådyre brillene dine når du kikker ned mot vannet med en vinkel som er 34° (90°-56°) mellom vannflata og synsretningen.

Refleksjoner fra fjerne havplaneter

Jakten på planeter i fjerne solsystemer er et av de hotteste områdene i moderne astronomi. Flere hundre planeter er funnet, og noen har en slik størrelse og avstand til sine moderstjerner at de kan ligne på jorda, og flere slike potensielle jord-tvillinger vil helt sikkert bli funnet de aller nærmeste årene.

Kepler-22b er en oppdaget planet som potensielt kan ha flytende vann på overflata. Men har den det? Polarisasjon kan gi oss svar.

Hvordan det ser ut på disse planentene vet vi veldig lite om. Er det steinørkener eller fuktige kloder med enorme hav? Fra jorda vet vi at flytende vann kan være viktig for eksistensen av liv, så å vite at det er flytende vann på en fremmed planet kan derfor være viktig for å si noe om potensialet for liv.

Her viser det seg at fluefisketeknologien kan komme oss til unnsetning! Planetene, som for oss er svært lyssvake punkter tett inntil mye mer lyssterke stjerner, er veldig vanskelig å studere direkte. Imidlertid kan vi studere polarisasjonsgraden til lyset som kommer fra stjerne-planetsystemet. Lyset vi får fra en planet er alltid reflektert stjernelys. Dersom vi har å gjøre med en havplanet vil lyset vi mottar bli mer polarisert hver gang planeten befinner seg i en posisjon der lyset som reflekteres fra planeten til oss  har blitt reflektert med Brewster-vinkelen. Vi kan altså utstyre teleskopene våre med fluefiskesolbriller og se etter refleksjoner fra det fremmede havet.

Hvis vi oppdager en havplanet kan det hende at vi en gang i fjern framtid kan reise dit – for bare å oppdage at den er bebodd av Kevin Costner.

Imidlertid sier det seg selv at dette ikke er en enkel øvelse som far kan gjøre hjemmefra med et par solbriller og en billig kikkert. Faktisk er ikke denne teknikken mulig å gjennomføre selv med de beste teleskopene vi har i dag. Men vi er ikke lenger unna enn at det allerede finnes påtenkte romteleskoper som skal kunne kikke etter fjerne hav ved hjelp av polarisasjon. Teknologien finnes, men manglende finansiering gjør at vi dessverre fortsatt må vente noen år før vi kan se disse ideene satt ut i rommet.

I mellomtiden kan vi ta med oss fluestanga og polaroidbrillene og tråkke ut i elva. Og skulle fiskelykken utebli kan vi trøste oss med at vi er med på å teste ut teknologi som om noen år kan brukes til å utforske habitater til romvesener som kanskje ligner – ja, nettopp på fluefiskere.


Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s