Poollicht

Bij de polen van de aarde is soms een prachtig schouwspel te zien. Het is het poollicht; een zacht glanzend gekleurd licht dat de hele hemel in vlam lijkt te zetten. Het ver schijnsel heeft te maken met de zonne-activiteit.

Het poollicht wordt vaak met de Latijnse namen auora borealis (noorderlicht) of auora australis (zuiderlicht) aangeduid. Het kan bijna zo helder worden als de Volle Maan! Het verschijnsel treedt gewoonlijk op in de nabij heid van de polen van de aarde, en hoe noordelijker (of zuidelijker) je op de aardbol woont, hoe indrukwekkender je het zal kunnen waarnemen. Als je bijvoorbeeld in Schot land of Alaska zou wonen, zou je al heel veel spectaculaire verschijningen van het noorderlicht hebben gezien. Soms gaat het noorderlicht vergezeld van een ruisend en ritselend geluid. Dit veroorzaakte het oude bijgeloof dat het pool licht ontstond als er een veldslag aan de hemel woedde, en sommige waarnemers beweerden zelfs dat ze het gekletter van zwaarden konden horen.

Het poollicht kan in verschillende vormen verschijnen.

Straks zullen we deze nader beschrijven. Eerst moeten we kijken naar de oorzaken van het poollicht. Dit blijken de zonnewind en het magnetisch veld van de aarde te zijn.

De zon zendt voortdurend elektrisch geladen deeltjes uit: protonen, die een positieve elektrische lading hebben, en elektronen, die negatief geladen zijn. Deze deeltjes hebben in de buurt van de aarde een snelheid van ongeveer 400 kilometer per seconde. De stroom deeltjes heeft ongeveer vier dagen nodig om de aarde te bereiken, en wordt de zonnewind genoemd. Het aantal deeltjes dat de zon uitzendt varieert sterk. Het hangt af van de zonne-activiteit. Op sommige momenten zijn er veel meer deeltjes dan anders.

Ten tijde van een zonnevlekken-minimum is de zonnewind het zwakst, maar bij een zonnevlekken-maximum is het aantal zonnewinddeeltjes beduidend groter, en dat neemt nog toe als er een zonnevlam optreedt. Zonnevlammen zijn enorme explosies op de zon, waarbij energie vrijkomt in de vorm van straling in vrijwel alle golflengten, van röntgen tot radiostraling toe. De uitstraling van atomaire deeltjes neemt dan ook toe, en deze bewegen naar de aarde met een snelheid van meer dan 2 miljoen kilometer per uur. Die atomaire deeltjes bereiken ons in ongeveer twee dagen.

De verschillende soorten straling die bij een zonnevlam vrijkomen bereiken de aarde veel eerder, want deze hebben dezelfde snelheid als het licht, zodat de afstand van de zon tot onze planeet in 8,3 minuten wordt afgelegd.

De röntgenstraling verstoort de elektrisch geladen lucht lagen die samen de ionosfeer vormen. Normaal maakt de ionosfeer kortegolfradio-uitzendingen over grote afstanden mogelijk, doordat de geïoniseerde lagen als een spiegel fungeren in de dampkring, Maar als er een sterke röntgen uitbarsting is bij een zonnevlam, zal de ionosfeer doorzichtig worden voor radiostraling met korte golflengten. Daardoor verdwijnen ze in de ruimte, en het gevolg daarvan is dat de radioverbindingen wegvallen. Om te zien welke effecten de langzamer bewegende atoomdeeltjes hebben, moeten we eerst naar de aarde en het magneetveld daarvan kijken.

De aardbol heeft twee geografische polen, de noordpool en de zuidpool. Maar de aarde heeft ook twee magnetische polen, de magnetische noordpool en de magnetische zuidpool. De magnetische polen liggen zo'n 1900 kilometer van de geo grafische polen af. Dat betekent dat de aarde zich gedraagt als een reusachtige magneet; een feit dat je gemakkelijk met een kompas kan kontroleren. Je zal zien dat een van de uiteinden van de kompasnaald steeds naar het noorden wijst.

Eigenlijk moeten we zeggen: de kompasnaald wijst altijd in de richting van de noordelijke magnetische pool.

Dankzij de metingen van hoogvliegende balonnen en satellieten weten we nu dat de aarde omgeven wordt door een uitgestrekt gebied waarin elektronen en protonen met grote snelheid op en neer bewegen in het magneetveld van de aarde. In dit gebied - de magnetosfeer genoemd - komen de deeltjes van de zonnewind terecht. De magnetosfeer strekt zich uit over een afstand van tienduizenden kilometers in de ruimte.

De magnetosfeer is niet bolvormig, maar sterk vervormd door de zonnewind. De deeltjes van de zonnewind botsen met een gemiddelde snelheid van 400 kilometer per seconde met de magnetosfeer, en daarbij ontstaat een schokgolf. Door de druk van de zonnewind wordt de magnetosfeer aan de kant van de zonnewind samengedrukt, maar aan de andere kant van de aarde strekt deze zeer zich ver uit, tot voorbij de baan van de maan. De magnetosfeer wordt begrensd door de magnetopauze, een gebied waarin de magnetische invloed van de aarde sterk afneemt.

Binnen de magnetosfeer zijn enkele gebieden met een grotere concentratie deeltjes gevonden. Deze worden de Van Allen gordels genoemd. Ze dragen de naam van de Amerikaanse geleerde James A. Van Allen die de leiding had over de vlucht van de Explorer I, een van de eerste kunstmanen (gelanceerd in 1958) die deze gordels waarnam. In deze torusvormige gordels spiralen grote aantallen protonen en elektronen tussen de magnetische polen van de aarde.

De binnenste gordel ligt zo'n 1000 tot 5000 kilometer boven het aardoppervlak, terwijl de buitenste gordel zich uitstrekt van 15.000 tot 25.000 kilometer hoogte.

Als het aantal protonen en elektronen in de zonnewind sterk toeneemt ten gevolge van een zonnevlam, zullen veel van deze deeltjes ingevangen worden in de Van Allen-gordels.

Deze kunnen niet zoveel deeltjes bevatten, en een aantal daarvan zal in de buurt van de magnetische polen uit geworpen worden. Dat uitwerpen van deeltjes gebeurt in dunne stromen, in een gebied dat bekend staat als de poollicht gordel. Onder tamelijk rustige, normale omstandigheden strekt dat gebied zich op de nachtzijde van de aarde uit tot ongeveer 59° breedte; aan de dagzijde ligt de grens ongeveer bij een breedte van 69°. Maar na een zonnevlam treedt dikwijls ook een magnetische storm op, waarbij de poollichtgordels groter worden. Het gebied breidt zich aan de verlichte kant van de aardbol uit tot 59°, aan de donkere kant tot 39° breedte.

Tijdens een magnetische storm stromen grote hoeveelheden protonen en elektronen uit de Van Allen-gordels, waardoor het poollicht zichtbaar kan worden op plaatsen die normaal te ver naar het zuiden liggen (of te ver naar het noorden als we het zuiderlicht waarnemen).

Als de elektrisch geladen deeltjes uit de Van Allen-gordels stromen hebben ze enorme snelheden; tussen de 50.000 en 100.000 kilometer per seconde. Dat betekent dat ze grote energie hebben, en wanneer ze in botsing komen met de luchtmoleculen van de ionosfeer, zullen ze die ioniseren.

Dat wil zeggen dat elektronen van die luchtmoleculen losgeslagen worden, en zodra deze ermee recombineren stralen ze licht uit. Dit licht kunnen wij waarnemen als het poollicht.

Poollichten kunnen in een grote verscheidenheid van vormen waargenomen worden, en twee verschijningen zullen nooit precies hetzelfde zijn. Om het poollicht goed te zien moet je echt ver verwijderd zijn van de gloed van stads verlichting en lampen van autowegen. Indien je nog eens naar het noorden reist - laten we zeggen naar Schotland of Alaska - of ver naar het zuiden (bijv. naar Nieuw Zeeland), heb je kans dat je zulke poollichten ziet. Als je daar komt tijdens een zonnevlekkenmaximum, is de kans dat je het verschijnsel waarneemt erg groot. Wanneer je poollicht waarneemt, is het nuttig daarvan aantekeningen te maken. Je vermeldt de datum en tijd, evenals de waarnemingsomstandigheden: de hoeveelheid maanlicht, als de maan tenminste aan de hemel staat, het aanwezig zijn van wolken, en de temperatuur. Het belangrijkste is natuurlijk een duidelijke beschrijving van het poollicht zelf. Om je daarbij te helpen, wordt hieronder een beschrijving ge geven van de verschillende vormen die je bij poollicht kunt waarnemen.

Rustige bogen: deze bogen, die zich als een regenboog aan de hemel uitstrekken, kunnen zowel breed als smal zijn. Ze kunnen gelijkmatig van helderheid zijn, of heldere plekken vertonen. De bovenste rand is gewoonlijk wazig, de onder rand scherp begrensd, en daartussen wordt nu en dan een donkere band waargenomen. Soms is de onderrand regelmatig van vorm, maar in andere gevallen is deze vrij grillig en erg helder. Deze bogen kunnen tamelijk snel veranderen in stralen. Soms zie je meer dan één boog tegelijk, waarbij de bogen tot aan de horizon reiken en evenwijdig aan elkaar lopen. De bogen kunnen samensmelten, en soms zal de bovenste boog aan de hemel aan één kant ombuigen (op het noordelijk halfrond is dat altijd het oostelijke uit einde) en zich als de onderste boog voortzetten. De kleuren van deze rustige of homogene bogen variëren, maar meestal zijn ze geelgroen en soms wit. Je dient natuurlijk ook de kleuren te noteren, en de reikwijdte van de bogen in graden, zowel in horizontale als in verticale richting.

Pulserende bogen: deze zijn vaak alleen aan de hemel te zien; gewoonlijk hebben ze een blauwgroene kleur. Of de hele boog, of een deel daarvan varieert met een periode van enkele seconden in helderheid; het licht wordt af wisselend sterker en zwakker.

Banden: deze hebben niet de regelmatige vormen die we van bogen kennen. De onderrand is meestal scherp begrensd, maar onregelmatig van vorm. Af en toe is de band gekromd als een deel van een cirkel of van een ellips. Een brede band kan opgebouwd zijn uit stralen. Banden staan nooit helemaal stil, maar bewegen voortdurend, en soms vrij snel.

Draperie: soms worden de stralen van een band zo lang, dat ze een gordijn van licht vormen. Eigenlijk is dit type een soort band, maar het kan zo opvallend zijn dat het een eigen beschrijving verdient. Bij een gordijn (draperie) worden de banden doorsneden door verticale gebieden die op schaduwen lijken. Daardoor wekken de banden de indruk van enorme gordijnen die van hoog aan de hemel neerhangen.

Zoals bij alle vormen van poollicht is het uiterlijk moeilijk te beschrijven, maar iemand die ooit de pracht van deze reusachtige groen-, blauw- en witachtige gor dijnen heeft aanschouwd, zal het waarschijnlijk nooit meer vergeten.

Stralen: ze lijken op lichtbundels van enorme schijn werpers die omhoog schijnen. Ze kunnen dik of dun, lang of kort zijn, en ze kunnen afzonderlijk of in bundels voor komen. Het lijkt of de stralen in één punt hoog aan de hemel samenkomen, alsof ze door een onzichtbare lichtbron uitgestraald worden. Het is duidelijk dat dit een gevolg van perspectivische vertekening is. Meestal zijn de stralen geelgroen van kleur, maar soms ook rood, en vaak komen ze samen met andere vormen van poollicht voor. Nu en dan is een boog opgebouwd uit stralen, en dat komt af en toe ook bij banden voor. Op andere momenten vormen lange stralen iets wat op een gordijn lijkt, en soms lijken de stralen uiteengetrokken te zijn in de vorm van een waaier.

Diffuse lichtvlekken: deze zie je gewoonlijk na een intense verschijning van gordijnen of stralen. Het zijn vlekken met een bleke, violette, roze of rode kleur, en ze lijken veel op gekleurde wolken.

Pulserende vlekken: dit zijn diffuse vlekken die eveneens op wolken lijken. Ze verschijnen en verdwijnen ritmisch met tussenpozen van een seconde tot een minuut. Daarbij behouden ze hun vorm en plaats aan de hemel. Ze worden dikwijls met vlammend poollicht gezien.

Vlammend poollicht: dit komt vaak voor na een intense verschijning van stralen of draperieën, en worden geregeld gevolgd door een corona (zie hieronder). Veelal neemt het de vorm aan van sterk gebogen lichtgolven die snel na elkaar omhoog bewegen. Op andere momenten blijven de golven onzichtbaar, totdat ze brede stralen en vlekken verlichten als ze daar doorheen bewegen. Het lijkt dan of ze ritmisch verschijnen en weer verdwijnen.

Corona (niet te verwarren met de zonnecorona): Het is een poollichtverschijnsel dat bestaat uit stralen of banden die allemaal in één punt van de hemel samen lijken te komen.

Poollichten variëren in hoogte, maar over het algemeen liggen ze tussen de 100 en 350 kilometer boven het aard oppervlak.

Het poollicht is een ideaal verschijnsel voor amateur astronomen, want voor het waarnemen daarvan is geen kijker of ander instrument nodig. Het is ook een mooi schouwspel voor iemand die kan tekenen of schilderen. Het ver schijnsel kan ook gefotografeerd worden, maar omdat het in beweging is en niet erg helder in vergelijking met daglicht, zal dat wat moeilijker zijn. Je hebt in ieder geval een zeer snelle kleurenfilm nodig, en tijdens het ontwikkelen moet je deze misschien laten opwaarderen, zodat de filmgevoeligheid kunstmatig vergroot wordt. Infor meer daarover bij je fotohandel. Als ze de film ontwikke len, kun je hem wat korter belichten dan anders nodig zou zijn. Het is bovendien aan te raden een groothoeklens te gebruiken, tenzij het poollicht maar een klein deel van de hemel beslaat.