Poollicht te zien op MIRA
Dankzij onze goede contacten met de wetenschappelijke instituten op het plateau van Ukkel (Koninklijke Sterrenwacht van België = KSB, Koninklijk Meteorologisch Instituut = KMI en Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie = BIRA) hebben wij de eer op Volkssterrenwacht MIRA om gedurende een jaar een opstelling aan onze bezoekers te presenteren die het mogelijk maakt te simuleren hoe poollicht ontstaat. Indien alles naar wens verloopt, zal deze termijn verlengd worden.
Copyright afbeelding: Volkssterrenwacht MIRA. Officiële ingebruikname en voorstelling door Johan De Keyser van het BIRA
Het is een technisch complex toestel dat dient gemanipuleerd te worden door deskundige personen en dat dus enkel kan gedemonstreerd worden voor het publiek als er iemand van het personeel van MIRA bij aanwezig is.
Het toestel werd gebouwd door het BIRA in het kader van de activiteiten van het Solar-Terrestrial Centre of Excellence (= STCE).
Het STCE is een samenwerkingsverband tussen de drie instituten KSB, KMI en BIRA voor alles i.v.m. zonnefysica en ruimteweer in de breedst mogelijke zin en is internationaal gesproken absolute top.
Op de Dag van de Wetenschap heeft Johan De Keyser, wetenschappelijk onderzoeker aan het BIRA, de Planeterrella officieel in gebruik genomen op MIRA. Er volgden meerdere demonstraties en er volgde een lezing over de interactie tussen de Zon en de Aarde, over het ruimteweer en over het ontstaan van poollicht in de aardatmosfeer.
Wat is de Planeterrella?
Poollicht is een indrukwekkend natuurfenomeen. In vroegere tijden leek het om iets bovennatuurlijks te gaan. De Noorse natuurkundige Kristian Birkeland (1867-1917) legde de link tussen magnetische vlekken op de Zon en poollicht op Aarde. Begin 20ste eeuw bouwde hij een vernuftige constructie, een Terrella (letterlijk: 'kleine Aarde'), met een kleine metalen bol in een bijna vacuüm. Door te experimenteren met elektriciteit en magnetisme creëerde hij in het duister een plasmagloed in een ovale ringvorm rondom de polen van de metalen bol.
Copyright afbeelding: Volkssterrenwacht MIRA
Poollicht wordt veroorzaakt door de interactie tussen de zonnewind, de hoge atmosfeer en het magnetisch veld rond de Aarde, de zogenaamde magnetosfeer. Gevolg? Door veranderingen in de elektrische en magnetische velden rondom de Aarde worden elektronen uit de magnetosfeer naar de Aarde toe versneld. Die elektronen botsen met de moleculen in de bovenste atmosfeerlagen. Hierdoor krijgen deze extra energie, die ze terug afgeven in de vorm van licht: het poollicht.
De Franse astronoom Jean Lilensten ontwierp begin 21ste eeuw een verbeterde versie van de Terrella waarmee ook andere fenomenen kunnen gesimuleerd worden, zoals de aurora bij de gasreuzen in ons zonnestelsel. Als eerbetoon aan Birkeland wordt deze opstelling Planeterrella genoemd.
Hoe werkt de Planeterrella?
Copyright afbeelding: Volkssterrenwacht MIRA
Onder een glazen stolp, waar via een vacuümpomp bijna alle lucht uitgezogen wordt, bevinden zich een grotere en een kleinere metalen bol en een metalen staafje. De Aarde wordt voorgesteld door één van beide metalen bollen, die wordt positief geladen. De andere bol of het staafje wordt negatief geladen. Door hoogspanning aan te sluiten ontstaat een elektrisch spanningsverschil, waardoor elektronen van de negatief geladen geleider loskomen en naar de positieve bol (de Aarde) bewegen.
Die elektronen krijgen ten gevolge van de hoogspanning extra energie en botsen met de weinige luchtmoleculen die nog onder de stolp aanwezig zijn. Daardoor komen elektronen binnen deze moleculen in een hogere energietoestand terecht; sommige moleculen worden geïoniseerd waardoor een plasma ontstaat. Bij het terugvallen naar hun normale energietoestand of bij het recombineren van een ion en een elektron wordt er een lichtdeeltje uitgestraald.
Elke soort molecule heeft zijn eigen specifieke kleuren. In de Planeterrella zit moleculaire stikstof en zuurstof (gewone lucht dus), en dat leidt in deze context tot een paarse kleur.
In beide bollen zit ook een staafmagneet met een noord- en zuidpool. De versnellende elektronen volgen de magnetische veldlijnen, en daardoor wordt het lichtschijnsel geconcentreerd in een ovaal. Net zoals in het aardmagnetisch veld.
Waar is er momenteel poollicht te zien?
Via de website van het Space Weather Prediction Center zie je meteen waar er op dit moment poollicht is.
Poollicht bij ons?
Wist je dat poollicht af en toe zelfs in onze regionen te zien is? In 2003 maakte MIRA-medewerker Philippe Mollet zowat als enige in België foto’s van het poollicht dat toen in de nacht van 30 op 31 oktober te zien was vanaf de westhoek (zie onderstaande foto). Hoe sterker de wisselwerking tussen zonnewind en aardmagnetisch veld, hoe meer poollicht opschuift richting evenaar en hoe intenser het lichtspektakel.
Copyright afbeelding: Philippe Mollet voor Volkssterrenwacht MIRA
Tekst: Francis Meeus, november 2022