Gisteren was er weer poollicht te zien in Nederland. Dit licht komt door activiteit van de zon. Maar wist je dat de zon ook invloed kan hebben op onze communicatie en GPS middelen? Waarom, lees je in deze blog.
Noot: Vanwege de complexiteit van de materie is onderstaande tekst een vereenvoudigere weergave.
Zon
De zon lijkt vanaf een afstandje gewoon een rustige gele of oranje bol, maar niks is minder waar. Er gebeurt namelijk constant van alles onder en aan het oppervlak van de zon. Het plasma waaruit de zon bestaat is namelijk constant in beweging en er zijn allerlei explosieve processen die plaatsvinden. De zon zendt daarnaast constant deeltjes de ruimte in, dit wordt de zonnewind genoemd. Deze deeltjes bereiken na een dag of 5 de aarde, maar hebben dankzij het magnetisch veld om de aarde heen weinig invloed in onze atmosfeer. Wel veroorzaken deze geladen deeltjes het poollicht, zichtbaar dichtbij de polen.
Het magnetisch veld beschermd de aarde tegen invloeden vanuit de ruimte.
Kleuren
Poollicht kunnen we ook in verschillende kleuren zien. Dat komt doordat de reactie met verschillende atomen ook ervoor zorgen dat verschillende golflengtes van licht uitgezonden wordt. Het hoogst in de atmosfeer kan soms een rode kleur te zien zijn. Dat komt doordat daar een hele lage concentratie aan zuurstofatomen aanwezig is.
Het vaakst zien we de groene kleur. Die groene kleur komt door een samenwerking tussen zuurstof- en stikstofatomen. Stikstofatomen worden door de energie afkomstig van zo'n zonnewind "opgewonden". Oftewel: ze krijgen meer energie. Als die stikstofatomen vervolgens met zuurstofatomen botsen en energie uitgewisseld wordt, wordt ook die groene kleur uitgezonden. Vaak is onderaan de groene kleur een vrij scherpe rand te zien. Dit komt doordat de concentratie zuurstofatomen op lagere hoogtes erg snel hoger wordt.
Laat in de lente kan soms ook paars-blauw licht gespot worden. Deze bevindt zich het laagst in de atmosfeer en dankt een deel van de kleur aan de eerste zonnestralen waaraan ze energie ontlenen en gelijk uitzenden.
Hoogtes van de verschillende kleuren poollicht.
Zonnevlekken
Naast zonnewind gebeurt er van alles aan het oppervlakte van de zon. Zo trekt afgekoeld plasma richting de kern om opgewarmd weer richting het oppervlak te komen. Soms gebeurt het dat het relatief koele massa met zo'n kracht terug naar de oppervlakte komt dat het door het magneetveld schiet. Dit noemen we een zonnevlek. Hierbij wordt extra veel materie de ruimte in geslingerd. Vervolgens komt deze terug en vormt door de draaiing van de zon een boog. Vaak bevindt het zowel het begin als eind zich in een zonnevlek. Een zonnevlek kan trouwens groter worden dan de complete aarde!
De zwarte vlekken zijn zonnevlekken gefotografeerd door SDO's HMI.
Cyclus
De zon kent niet altijd evenveel zonnevlekken. Er zijn perioden met veel vlekken, maar ook rustige perioden. Deze perioden vinden gemiddeld elke 11 jaar plaats en noemen we de zonnecyclus van Schwabe. De vorige cyclus eindigde in 2019 met een minimum en begon in 2009. Er zijn ook kortere cycli vastgelegd van 9 jaar, maar ook erg lange van 14 jaar. Daarom gebruiken we het gemiddelde van 11 jaar.
De laatste drie cycli. Momenteel zitten we in cyclus 25.
De huidige telling (t/m december 2023), waarbij duidelijk is dat de zon actiever is dan verwacht (paarse lijn).
Invloed op klimaat
Lang dacht men dat het aantal zonnevlekken in vloed had op het klimaat. Zo vond de kleine ijstijd (1675-1715) plaats gedurende een tijd met extreem weinig zonnevlekken. De winters waren in noordwest Europa toen kouder dan gemiddeld.
De laatste onderzoeken wijzen uit dat er niet echt een verband is tussen het aantal zonnevlekken en het klimaat. Wel opvallend is dat afgelopen zestig jaar op 1 na alle Elfstedentochten plaats vonden tijdens een zonneminimum. De laatste in 1997. Aangezien het maar om zes tochten vanaf 1950 gaat, concludeert het KNMI dat dit waarschijnlijk op toeval berust.
NASA's SDO fotografeerde een zonnevlam in verschillende golflengtes licht.
Zonnevlam
Naast zonnevlekken, vinden zoals gezegd ook explosies plaats. Opgebouwde energie breekt dan door het magneetveld heen. Deze explosies kunnen soms een zonnevlam veroorzaken. Hierbij wordt een grote hoeveelheid ionen en elektronen uitgestoten. Is deze explosie op aarde gericht, dan kunnen deze deeltjes in acht minuten de aarde bereiken. Deze deeltjes verplaatsen zich dus met een veel grotere snelheid dan de zonnewind en wordt hierom ook wel een zonnestorm genoemd.
Een zonnevlam kan dus een veel groter effect op de aarde hebben dan een zonnevlek en zonnewind. Zo is het poollicht veel zuidelijker (Noordpool) respectievelijk noordelijker (Zuidpool) te zien.
Daarnaast verstoren de geladen deeltjes de ionosfeer. Hierdoor kan radioverkeer, satellietsignalen en GPS verstoord worden. Dit kan dus in potentie gevaarlijk zijn voor bijvoorbeeld de luchtvaart.
Zonnevlammen zijn op te delen in drie klassen:
De lichtste klasse is klasse C, deze heeft nauwelijks invloed op aarde. De middelste klasse is M. Deze klasse kan voor korte uitval van communicatiemiddelen en GPS zorgen. De zwaarste klasse is klasse X. Deze komt het minst vaak voor en kan er voor zorgen dat energiecentrales uitvallen.
In 1989 zorgde een klasse x uitbarsting voor grote schade aan energiecentrales in Canada.
Poollicht
Naast al die negatieve gevolgen blijft het toch wel een genot om naar het poollicht te mogen kijken.
Zelfs in Nederland is nu en dan het noorderlicht te zien. Foto: Wesley Hogervorst, Dwingeloo
