2023-02 Ken je klassiekers: Aurora
Onderwerp
Naam: Aurora (aurorae, auroras): ochtendgloren, dageraad, godin van de dageraad
Tijdelijk en veranderlijk verschijnsel aan de nachtelijke hemel
Locatie: 70° NB, Scandinavië, Canada, Alaska en 70° ZB, Antarctica, Nieuw-Zeeland, Patagonië, Zuid‑Amerika
Ontstaan: interactie met atomen en moleculen in de bovenste lagen van de aardse atmosfeer
Beeld
.jpg)
Copyright: Sherwin Calaluan via ESA - Aurora borealis
Poollicht in België?
Eind februari 2023 was het in onze regio’s alle hens aan dek, want de kans bestond dat poollicht in onze streken uitzonderlijk te zien zou zijn. Normaal gezien moet men ver noordwaarts reizen om dit hemels fenomeen te zien, dus als de mogelijkheid bestaat dat het hier kan worden waargenomen, is dat zeker een slapeloze nacht waard…
Een fascinerend en mysterieus spektakel
Het woordenboek omschrijft aurora als: ochtendgloren, dageraad, zonsopgang… maar de aurora waar wij het hier over hebben speelt zich hoofdzakelijk ’s nachts af en verwijst naar het poollicht, een geheimzinnig kleurenspel aan de noordelijke of zuidelijke nachthemel dat de mensen al eeuwenlang fascineert en beangstigt. In de noordelijke poolstreek spreekt men van aurora borealis terwijl men het op het zuidelijk halfrond aurora australis noemt. De aurora ovaal duidt de locatie aan waar de aurora meest kan worden waargenomen, hangt samen met de geomagnetische polen en vind je zowel op het noordelijk als zuidelijk halfrond, resp. in Noord-Canada, Alaska, Scandinavië, en aan de kust van Antarctica. Het gebied waar de aurora maximaal voorkomt noemt men de aurora zone en kan zich bevinden op verschillende breedtegraden.
Door de rotatie van de Aarde beweegt binnenin de Aarde een vloeibare massa bestaande uit ijzer en nikkel rond de vaste binnenkern van de Aarde. Zo ontstaat een magnetisch veld rond onze planeet, dat zich duizenden kilometers ver in de ruimte uitstrekt, en een beschermend schild vormt tegen de kosmische straling en elektrisch geladen deeltjes meegevoerd met de zonnewind. Aan de poolgebieden echter kunnen deze deeltjes de aardse atmosfeer wel binnendringen en daar zal men dus meest kans maken om poollicht te zien. Gelukkig moeten we op het noordelijk halfrond niet helemaal naar de noordpool reizen; Canada, Alaska en Scandinavië zijn populaire bestemmingen waar men het poollicht zeker ook kan waarnemen. Maar soms komen poollichtjagers van een kale reis terug, want het verschijnen van poollicht is onvoorspelbaar op lange termijn, zowel in tijd als in plaats.
Het kleurenspektakel werd reeds eeuwenlang waargenomen, Chinese, Griekse en Romeinse waarnemers hadden het fenomeen al beschreven, de volkeren in het Noorden kenden dit spektakel al veel langer en gaven het de naam Noorderlicht. Het is begrijpelijk dat zij verband legden met de goden en de geesten van overledenen. Op lagere breedtegraden, waar het noorderlicht op sommige momenten ook te zien was, kleurde de hemel meer rood en werd een verband gelegd met komende oorlogen en rampen.
Poollicht, gezien vanuit het ISS
Niet alleen op Aarde kan men poollicht zien, de Hubble Space Telescope fotografeerde gekleurde wolkenbanden aan de poolgebieden van Saturnus en Jupiter en zijn manen. Poollicht op Aarde wordt ook vanuit de ruimte waargenomen, astronauten in het ISS ruimtestation sturen regelmatig mooie opnames van het poollicht, van bovenaf gezien dan.
Kijk even op deze Crew Earth Observations Video Page: Aurora Borealis and Australis pagina om fraaie opnames te zien vanuit het internationale ruimtestation.
Onderstaand beeld toont het poollicht in september 2014, gezien vanuit het ISS door ESA-astronaut Alexander Gerst.
Copyright: Alexander Gerst via ESA Space Aurora
Op zoek naar een verklaring
In de 16e eeuw werd het poollicht bestudeerd door astronomen, waaronder o.a. de Deense astronoom Tycho Brahe (vanuit zijn observatorium in Uraniborg, Kopenhagen) en de Franse filosoof-astronoom Pierre Gassendi, die de benaming “aurora borealis” suggereerde.
Maar tot die tijd was er nog geen echte verklaring gevonden van de oorzaak, tot de Royal Society London en de Parijse Académie Royale des Sciences in de 18e eeuw wetenschappers de opdracht gaven om hier werk van te maken. Aanvankelijk werd gedacht dat een zekere stof van de Zon reageerde met de aardatmosfeer, maar in latere jaren stelde men vast dat er een overeenkomst was tussen de registraties van zonnevlekken en de aantekeningen van het verschijnen van poollicht. Zo ontdekte men dat beide ongeveer dezelfde 11-jarige cyclus van minimale en maximale activiteit doorlopen en werd het verband tussen zonneactiviteit en poollicht bevestigd. Experimenten met de kompasnaald toonden aan dat er een magnetische storing optrad tijdens zonnestormen zodat ook een verband gelegd werd met het aardmagnetisch veld.
Tegelijkertijd werd verondersteld dat ook in het zuidelijk halfrond poollicht mogelijk moest zijn. Bewijs hiervoor kwam er inderdaad door zeevaarders, waaronder Kapitein James Cook, die tijdens de 18e eeuw in die regio ontdekkingsreizen maakten en het zuiderlicht zagen.
Interactie Zon-Aarde
Bij een maximale zonneactiviteit vergroot de kans op zonne-uitbarstingen en de Aarde krijgt meer door de zonnewind uitgestoten elektrisch geladen deeltjes te verwerken. Hele grote uitbarstingen of direct naar de Aarde gerichte zonnevlammen veroorzaken meer poollicht dat zelfs tot op veel lagere breedtegraden kan worden gezien en komt regelmatig voor. Poollicht boven Europa of Noord‑Amerika is misschien een traktatie, maar het houdt wel gevaren in voor verstoring van elektronische apparatuur en alle toepassingen in het verkeer, industrie, energievoorzieningen, ziekenhuizen… Daarom wordt de zonneactiviteit nauwgezet opgevolgd, zodat we snel kunnen ingrijpen en gevoelige apparatuur tijdig kunnen uitschakelen.
Het verschijnsel van poollicht speelt zich af in de bovenste lagen van de Aardse atmosfeer op zo’n 80 tot 600 km hoogte. De elektrisch geladen deeltjes die in onze atmosfeer terechtkomen botsen met de atmosferische gasmoleculen en lokken een chemische reactie uit. Afhankelijk van het element waarmee de interactie plaatsvindt zal de lucht rood, groen of blauw kleuren. Combinaties van kleuren zijn niet uitgesloten, er worden ook gele, roze of mauve lichtbanden waargenomen.
Verschillende vormen en kleuren
In het verleden werden auroras visueel bestudeerd d.m.v. telescopen, camera’s of het blote oog, maar nu wordt moderne technologie ingezet, zoals spectroscopie en satellietobservaties. Opdat interpretaties van kleuren, vorm en intensiteit overal op eenzelfde manier zouden worden toegepast werd een referentieschema opgesteld. De magnitude wordt gemeten aan de hand van het Rayleigh Coefficient of van het IBC (International Brightness Coefficient). Voor de vorm van het poollicht zijn beschrijvingen overeengekomen die variëren van homogeen tot vlammend.
Spectroscopie van de aurora geeft inzicht in de elementen in de atmosfeer waarmee de zonnedeeltjes interageren en resulteren in verschillend gekleurd poollicht. De meest voorkomende kleur is groen, dit duidt op zuurstofatomen, maar ook interactie met waterstof, helium en stikstof levert andere kleurrijke resultaten op. Ook de hoeveelheid elektronen en de hoogte waar de botsingen plaatsvinden hebben een invloed op de verschillende kleurencombinaties.
De aurora waarnemen
Wie ooit het geluk had het noorderlicht écht waar te nemen zal waarschijnlijk onder de indruk geweest zijn van een gracieus bewegende kleurrijke nachthemel, maar de talrijke foto’s en filmpjes op internet geven ook een getrouwe weergave van het spektakel.
Op de website van het Space Weather Prediction Center (NOAA - Auroral Activity Observation Network) kan men de kortetermijnvoorspellingen volgen van mogelijk zichtbare auroras.
Als de breedtegraad waar wij ons op bevinden dan groen of rood zal kleuren, dan weet je dat je misschien een spannende, slapeloze nacht te wachten staat!
Copyright: NOAA Space Weather Prediction Center
Bronnen
The Canopus Encyclopedia of Astronomy – Aurora (pp.40-44)
Kans op poollicht na krachtige uitbarsting op de zon | VRT NWS: nieuws
Poollicht.be | Real-time zonneactiviteit en poollicht | Poollicht.be
Tekst: Martine De Wit, 22 maart 2023