Hoofdbanner

Iedereen kent wel het Noorderlicht, hoewel de meesten van ons het nog nooit in het echt hebben gezien. De foto’s die hierover op internet circuleren zijn adembenemend. Er zijn speciale groepsreizen naar het hoge noorden, alleen maar om dit wonderlijk natuurverschijnsel van nabij te kunnen aanschouwen. Met helaas een grote kans op een dicht wolkendek, waardoor er in de praktijk vaak weinig te zien is.

Hoe het Noorderlicht ontstaat, is minder bekend. 
Het begint met de zonnewind, de gigantische wolken van deeltjes die door de zon de ruimte in worden geslingerd. Binnen in de zon vinden namelijk continu enorme explosies plaats. Er zijn de zogenaamde flares (zonnevlammen), grote hoeveelheden energie die door het magnetische veld van de zon heenbreken en dan plotseling losschieten. Deze verplaatsen zich met lichtsnelheid en hebben een groot bereik. Soms zorgen ze voor verstoringen op aarde op het gebied van radioverbindingen en elektriciteitscentrales, zoals in maart 1989.   
Daarnaast zijn er de CME’s, afkorting van Coronal Mass Ejections. Dit zijn grote hoeveelheden plasma die vanaf de oppervlakte van de zon de ruimte in worden geslingerd. Dit plasma bestaat voornamelijk uit protonen en elektronen. Deze hebben niet zo’n grote snelheid. Zo’n “zonnestorm” doet er ongeveer drie dagen over om de aarde te bereiken. Ter vergelijking, de elektromagnetische energie ten gevolge van zonnevlammen heeft daar acht minuten voor nodig.

Hieronder zie je hoe plasma uit de zon verdwijnt en als zonnewind richting de aarde wordt geschoten.    
              

  Zonnewind

 

 

 

 

 

 

 

                                  

        

              De werking van zonnewind (links de zon, rechts de aarde)

Door de veranderende magnetische velden tijdens zo’n zonnestorm ontstaan er plekken met lagere temperatuur aan de oppervlakte van de zon. Dit zijn de zogenaamde zonnevlekken. Met heeft geconstateerd dat er eens in de 11 jaar een verhoogde aanwezigheid van deze zonnevlekken is. Hoe meer zonnevlekken er zijn, des te actiever is de zon. Tijdens de grootste activiteit worden de meeste deeltjes richting de aarde geslingerd, is de “zonnewind” het sterkst en dus het Noorderlicht het beste te zien. De laatste keer dat dat gebeurde was in december 2013, de volgende keer zal eind 2024 zijn. 


De constante hoeveelheid geladen deeltjes die de zon verliest, noemen we dus de zonnewind. 
Wanneer deze stroom van geladen deeltjes de aarde bereikt, komt ze onder invloed te staan van het aardmagnetisch veld. 
Geladen deeltjes die bewegen wekken een magnetisch veld op. Dit magnetische veld nu van de geladen deeltjes botst met het magnetisch veld van de aarde. Er ontstaan krachten, in de natuurkunde Lorentzkrachten genoemd. Door deze krachten worden de geladen deeltjes richting de polen afgevoerd. Er ontstaat dus een opeenhoping van geladen deeltjes bij zowel de Noordpool als de Zuidpool, ongeveer zoals in onderstaand plaatje.   

                   Zonnewind 1

                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   Zonnewind


Dan is er nog geen sprake van het Noorder- of het Zuiderlicht. Wat er verder gebeurt is dat de geladen deeltjes botsen met atomen uit de aardatmosfeer. Een elektron van zo’n atoom kan dan vanuit de grondtoestand in een hogere toestand terecht komen. Dit houdt in dat een elektron vanuit zijn oorspronkelijke schil overgaat naar een schil met een hogere energie, de zogenaamde aangeslagen toestand. Al vrij snel valt het elektron vanuit de aangeslagen toestand weer terug naar de grondtoestand. Dit gebeurt onder uitzending van een foton, onder uitzending van licht dus. Dit licht nu zien wij als het poollicht. 


Volledig rood Noorderlicht.

Wanneer de zonnewind voornamelijk bestaat uit elektronen met een energie van minder dan 500 eV, dan komen de geladen deeltjes niet veel verder dan 200 kilometer boven het aardoppervlak. Hier bestaat de atmosfeer voornamelijk uit zuurstofatomen, waterstofatomen en heliumatomen. De botsingen met waterstofatomen en heliumatomen zorgen voor te weinig licht om met het blote oog waar te kunnen nemen. Het licht is in dit geval dus voornamelijk afkomstig van zuurstofatomen. Vanwege de kleine energie van de elektronen worden de elektronen van de zuurstofatomen aangeslagen tot één niveau hoger, waarna ze terugvallen onder uitzending van rood licht.  

     Noorderlicht rood

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          Rood Noorderlicht


Volledig groen Noorderlicht.

Wanneer de zonnewind voornamelijk bestaat uit elektronen met een energie van ongeveer 10 keV, dan zal het grootste deel doordringen tot een hoogte van 100 tot 150 kilometer boven het aardoppervlak. In deze laag botsen de deeltjes voornamelijk met stikstofmoleculen en zuurstofatomen. Bij de botsingen met de stikstofmoleculen wordt violet of rood licht uitgezonden, maar voor beide golflengtes is het menselijk oog minder gevoelig. Het groene licht, dat wordt veroorzaakt door botsingen met de zuurstofatomen zal dus sterk overheersen. Vanwege de grotere energie van de geladen deeltjes kunnen de elektronen van de zuurstofatomen nu wel worden aangeslagen tot hogere energieniveaus. Vervolgens zal het elektron zo’n 110 seconden op een iets lager energieniveau blijven hangen en daarna rood licht uitzenden, maar de kans is groot dat het zuurstofatoom in die periode botst met een ander atoom, waardoor het rode licht niet zal worden uitgezonden. Gebeurt dit alsnog, dan zal de kleine hoeveelheid rood licht alsnog overstemd worden door het groene licht. 

Groen noorderlicht


        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Groen Noorderlicht


In de praktijk is het verschijnsel Noorderlicht (en op het zuidelijk halfrond het Zuiderlicht) vaak een combinatie van wervelende kleuren, dit omdat de geladen deeltjes allemaal een verschillende energie en snelheid hebben. Fascinerend om te zien. Inderdaad een trip naar het hoge noorden meer dan waard.
  

  Rood en groen          

                 

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

     Het Noorderlicht, met karakteristiek het groene licht onder en het rode licht boven