Noorderlicht

Lichtverschijnselen die bekend staan als poollicht ( Aurora Polaris ) kunnen waargenomen worden in de bovenste lagen van de atmosfeer van de aarde.

.

Manier van optreden

Vaak is poollicht te zien als een licht glinsterende gloed of bewegende boog, stralen of een gordijn van licht. Er kan een boog verschijnen boven de noordelijke horizon waaruit lichtstralen als zoeklichten omhoog schieten. Heel af en toe is er een vlammend karakter waarbij een opmerkelijke en vlugge pulserende beweging te zien is, vergelijkbaar met het dansen van kaarsvlammen. Sommige van deze dansende stralen lijken te draaien, waarbij een bepaalde straal een beetje opzij schuift en verdwijnt, waarna een andere straal opzij schuift en verdwijnt, waarna weer een nieuwe straal verschijnt. Deze en-echelon beweging kan relatief snel gebeuren. In en rondom het geomagnetisch zenit kan het kroonverschijnsel waargenomen worden, waarbij de stralen lijken te lijken te komen of er naartoe getrokken lijken te worden vanuit een vluchtpunt. Naar het einde van een poollichtverschijning ontstaan diffuus uitziende eilanden die sterk herinneren aan de kunstmatige verlichting van de bewolkte hemel boven verstedelijkte gebieden.

Het verschijnsel van poollicht is voornamelijk in de buurt van hoge geografische breedtes te zien. Er wordt onderscheid gemaakt tussen het noorderlicht ( aurora borealis ) en het zuiderlicht ( aurora australis ). Als het donker is, is het zichtbaar, dus vooral ’s winters. In Nederland is het af en toe te zien als het weer helder is en laag aan de noordelijke hemel staat.

Inzicht in de natuurkunde van het poollicht

Bij het poollicht, dat veroorzaakt wordt door de zonnewind, is er in het heelal een uitbarsting aan geladen deeltjes die sterk wordt wanneer er plasmawolken op de zon zijn. Dit zorgt ervoor dat het poollicht veel beter zichtbaar is, zelfs in Nederland en Vlaanderen. Het aardmagnetisch veld zorgt ervoor dat de deeltjesstroom naar de Noord- en Zuidpool wordt afgebogen waar de energie in de bovenste kilometers van de atmosfeer wordt overgedragen. De energie die vrijkomt, wordt in de vorm van poollicht uitgestraald op een hoogte van 80 tot 1000 kilometer. De theorie die achter deze ontdekking staat is eerder ontwikkeld door de Noorse ingenieur Kristian Birkeland, maar werd toen nog niet wetenschappelijk aanvaard. In 1957, tijdens het Internationaal Geofysisch Jaar, is de theorie echter bewezen met metingen en is er een langzame paradigmaverschuiving gaande naar de plasmakosmologie.

Mythen en legendes

Voor de wetenschappelijke verklaring voor het poollicht was er een breed spectrum aan uitleg en interpretatie te vinden binnen de folklore en mythologie van verschillende culturen. Het idee van leven en dood, de geestenwereld, en de strijd tussen bovennatuurlijke krachten in de lucht waren enkele voorbeelden. Ook wordt gedacht dat het verschijnsel angstaanjagend was voor veel mensen.

In de Middeleeuwen werd door sommige Europeanen de gloeiende aurora gezien als een voorteken van onheil, oorlog en bloedvergieten. Er was echter ook een Noorse gedachtegang die stelde dat het ijs op Groenland zo veel energie genereerde dat het de aurora kon ontsteken, al sinds 1250.

Veel Scandinaviërs vroegen zich af of de gloed in de lucht een reflectie was van de zee of misschien wel een school haringen (Herringblink).

Volkeren zoals de Cree-indianen geloven dat de geesten van de overledenen dansen in de aurora’s. Zij beschouwden deze lichtverschijningen als heilig. Ook in verschillende mythologieën, zoals de Inuitmythologie en de Maori’s, worden de aurora’s vereerd in de vorm van “het branden van de hemel”.

Er is een verband met zonnevlekken

Er is een relatie gevonden tussen poollicht en zonnevlekken.

Rond 1840 nam Sir Edward Sabine – een Ierse astronoom en militair (1788-1883) – een verband waar tussen de activiteit van zonnevlekken en het magnetisch veld van de aarde. Sabine bestudeerde magnetische stormen, waardoor kompassen afweken. De veranderingen in het magnetisme van de planeet deden zich voor naast poollicht. Om dit fenomeen verder te onderzoeken, overtuigde hij de Engelse regering om in 1840 een netwerk van waarnemingsstations aan te leggen. Na analyse van een groot aantal gegevens realiseerde Sabine zich dat de magnetische stormen een tien- tot elfjarige cyclus hadden.

De Duitse apotheker en sterrenkundige Samuel Schwabe begon in 1826 dagelijks zonnevlekken te registreren. Hij ontdekte een cyclus met een duur van tien tot elf jaar. Sabine vergeleek vervolgens Schwabe’s gegevens met die van anderen en concludeerde dat er een verband is tussen zonnevlekken en afwijkingen in het aardmagnetisme.

Onderzoeking

Het grootste risico op het zien van poollicht bestaat in jaren met veel activiteit op het oppervlak van de zon. Om de elf jaar vindt er zo’n periode van actieve zonnevlekken plaats (het laatst in 2013). Wanneer er een zonnevlek gericht is richting aarde, kunnen de geladen deeltjes die vrijkomen de aardse atmosfeer bereiken en poollicht veroorzaken. Radiozenders op de korte golf worden enkele uren daarvoor ernstig verstoord.

In Nederland en Vlaanderen is er jaarlijks gemiddeld zo’n zeven dagen poollicht te zien, vaker in jaren met veel zonneactiviteit.

Het geluid van het Noorderlicht

Tijdens het waarnemen van een prachtige poollichtverschijning, kunnen sommige waarnemers geluiden horen die lijken op het zoemen van een zoeklichtstraal. Hoewel veel mensen dit als een denkbeeldig geluid beschouwen, zijn er andere waarnemers die er zeker van zijn dat ze het sissende geluid van poollicht hebben gehoord, of in ieder geval het geluid dat afkomstig is van het Sint-Elmsvuur dat ermee verwant is.

Op andere planeten in ons zonnestelsel

Het optreden van poollicht op andere planeten in het zonnestelsel wordt bestudeerd door astronomen.

De planeet Jupiter heeft evenals Saturnus een sterker magnetisch veld dan de aarde, met een veldsterkte op de evenaar van 0,43 millitesla, in tegenstelling tot 0,03 mT op aarde. Beide planeten hebben stralingsgordels. Poollicht is waargenomen op Jupiter en Saturnus, vooral door de Hubble Space Telescope. Ook Uranus en Neptunus hebben volgens waarnemingen poollicht.

Net zoals op aarde, lijken de poollichten op de gasreuzen veroorzaakt te worden door de zonnewind. Maar ook de manen van Jupiter dragen bij aan de poollichten, waaronder Io, die een sterke bron is vanwege haar actieve vulkanen en ionosfeer. Dit leidt tot elektrische stromen langs veldlijnen (“field aligned currents”), die opgewekt worden door een dynamomechanisme vanwege de beweging van de planeet en maan. De radiostraling van Io wordt al sinds 1955 onderzocht. Ook de andere manen, Europa en Ganymedes, hebben hun eigen poollicht, zoals vastgesteld door waarnemingen van de Hubble Space Telescope. Het ontstaan van de aurora’s is te danken aan het plasma uit de magnetosfeer van Jupiter dat invalt op hun ijle atmosferen. Er is ook een vergelijkbare elektrische verbinding tussen Saturnus en zijn maan Enceladus vastgesteld.