PhotoVisions/Shutterstock
Wat een spektakel is een groot noorderlicht, zijn glinsterende gordijnen en kleurrijke lichtstralen die een donkere hemel verlichten. Veel mensen noemen poollicht het noorderlicht (de aurora borealis), maar er is ook zuiderlicht (de aurora australis). Hoe dan ook, als je het geluk hebt om een glimp op te vangen van dit fenomeen, is het iets dat je niet snel zult vergeten.
Het noorderlicht wordt vaak eenvoudigweg uitgelegd als “deeltjes van de zon” die onze atmosfeer raken. Maar dat is technisch gezien niet accuraat, behalve in een paar beperkte gevallen. Wat gebeurt er dan wel om dit natuurlijke wonder te creëren?
We zien het noorderlicht wanneer energetisch geladen deeltjes – elektronen en soms ionen – in botsing komen met atomen in de bovenste atmosfeer. Hoewel het noorderlicht vaak volgt op explosieve gebeurtenissen op de zon, is het niet helemaal juist om te zeggen dat deze energetische deeltjes die het noorderlicht veroorzaken van de zon komen.
Lees meer:
Nieuwsgierige kinderen: wat veroorzaakt het noorderlicht?
Het magnetisme van de aarde, de kracht die de kompasnaald stuurt, beheerst de bewegingen van elektrisch geladen deeltjes in de ruimte rond de aarde. Het magnetisch veld nabij het aardoppervlak is normaal stabiel, maar de sterkte en richting ervan fluctueren wanneer het noorderlicht te zien is. Deze schommelingen worden veroorzaakt door een zogenaamde magnetische substorm – een snelle verstoring van het magnetisch veld in de buurt van de aarde.
Veel mensen reizen elk jaar naar landen op grote hoogte in de hoop het noorderlicht te zien.
Douglas Cooper, Auteur voorzien
Om te begrijpen wat er gebeurt om een substorm te veroorzaken, moeten we eerst iets over plasma leren. Plasma is een gas waarin een aanzienlijk aantal van de atomen in ionen en elektronen is gebroken. Het gas van de bovenste regionen van de atmosfeer van de aarde bevindt zich in de plasmatoestand, net als het gas waaruit de zon en andere sterren zijn opgebouwd. Een gas van plasma stroomt voortdurend weg van de zon: dit wordt de zonnewind genoemd.
Plasma gedraagt zich anders dan de gassen die we in het dagelijks leven tegenkomen. Zwaai maar eens met een magneet in je keuken en er gebeurt niet veel. De lucht in de keuken bestaat voor het overgrote deel uit elektrisch neutrale atomen, en wordt dus niet verstoord door de bewegende magneet. In een plasma echter, met elektrisch geladen deeltjes, liggen de zaken anders. Dus als je huis gevuld was met plasma, zou een magneet de lucht in beweging brengen.
Wanneer zonnewindplasma bij de aarde aankomt, treedt het in wisselwerking met het magnetisch veld van de planeet (zoals hieronder geïllustreerd – het magnetisch veld wordt voorgesteld door de lijnen die een beetje op een spin lijken). Meestal verplaatst het plasma zich gemakkelijk langs de lijnen van het magnetisch veld, maar niet er dwars doorheen. Dit betekent dat de zonnewind die op de aarde aankomt, om de planeet heen wordt geleid en uit de buurt van de aardatmosfeer wordt gehouden. Op zijn beurt sleept de zonnewind de veldlijnen naar buiten tot de langgerekte vorm die aan de nachtzijde te zien is, de magnetotail genoemd.
Een coronale massa ejectie verlaat de Zon en reist in de richting van het magnetisch veld van de Aarde (deze afbeelding is niet op schaal).
SOHO (ESA & NASA)
Soms brengt bewegend plasma magnetische velden uit verschillende regio’s bij elkaar, waardoor een lokale breuk ontstaat in het patroon van magnetische veldlijnen. Dit fenomeen, magnetische reconnectie genoemd, luidt een nieuwe magnetische configuratie in, en, wat belangrijk is, ontketent een enorme hoeveelheid energie.
Deze gebeurtenissen doen zich vrij vaak voor in de buitenste atmosfeer van de Zon, waarbij explosieve energie vrijkomt en wolken van gemagnetiseerd gas, coronale massa-ejecties genaamd, van de Zon worden weggeduwd (zoals te zien is op de afbeelding hierboven).
Als een coronale massa ejectie bij de Aarde aankomt, kan het op zijn beurt herverbinding in de magnetotail veroorzaken, waarbij energie vrijkomt die elektrische stromen in de ruimte nabij de Aarde aandrijft: de substorm. Sterke elektrische velden die daarbij ontstaan, versnellen elektronen tot hoge energieën. Sommige van deze elektronen kunnen afkomstig zijn van de zonnewind, die door reconnectie in de ruimte nabij de Aarde wordt gebracht, maar hun versnelling in de substorm is essentieel voor hun rol in het poollicht.
Deze deeltjes worden dan door het magnetisch veld naar de atmosfeer hoog boven de poolstreken geslingerd. Daar botsen ze met de zuurstof- en stikstofatomen, die ze opwekken tot het noorderlicht.
Lees meer:
Noorderlicht tot dodelijke stralen: hoe elektromagnetisme ons dagelijks leven achtervolgt
Nu je precies weet wat het noorderlicht veroorzaakt, hoe optimaliseer je je kansen om het te zien? Zoek een donkere hemel op, ver van steden en dorpen. Hoe noordelijker je kunt gaan, hoe beter, maar je hoeft niet in de poolcirkel te zijn. We zien het noorderlicht van tijd tot tijd in Schotland, en het is zelfs waargenomen in het noorden van Engeland – hoewel het nog steeds beter te zien is op hogere breedtegraden.
Websites zoals AuroraWatch UK kunnen je vertellen wanneer het de moeite waard is om naar buiten te gaan. En vergeet niet dat gebeurtenissen op de zon ons wel een paar dagen van tevoren kunnen waarschuwen, maar dat dit indicatief is en niet waterdicht. Misschien ligt een deel van de magie wel in het feit dat je een beetje geluk nodig hebt om het noorderlicht in al zijn glorie te zien.
Alexander MacKinnon heeft eerder financiering ontvangen van de STFC, voor onderzoek naar energetische verschijnselen op de zon.