Het wonderlijk schouwspel: poollicht!

Het poollicht is een lichtverschijnsel aan het aardoppervlak dat zich vooral voordoet op de hogere geografische breedtes tijdens de nachtperiode. In het noordelijk halfrond spreekt men van noorderlicht, ofwel aurora borealis, in het zuidelijk halfrond over zuiderlicht, ofwel aurora australis.

Het lichtverschijnsel komt voornamelijk voor in twee kleuren, namelijk: groen en rood. Het kan echter ook alle andere kleuren van de regenboog aannemen, al komt dit minder vaak voor. Het lichtverschijnsel neemt verschillende vormen aan: een gloed, een gordijn, een boog, een lichtbundel, vlammend, …

Foto Laura Stubbe

Foto Laura Stubbe ‘noorderlicht’

Zonnewind

Het poollicht ontstaat door een zonnewind die richting de aarde wordt geblazen. De zonnewind komt dan weer voort van uitbarstingen op de zon, die ervoor zorgen dat er een grote hoeveelheid geladen deeltjes het heelal worden ingestuurd. Het is dan ook logisch dat er bij een periode met grote zonneactiviteit, waar er dus veel zonnevlekken op de zon zijn, de kansen op poollicht veel groter worden. De laatste periode waarbij de activiteit van de zon op zijn maximum was dateert van 2013. De zon heeft meestal een actieve periode om de 11 jaar.

Wanneer de zonnewind de kant van de aarde opgaat wordt deze afgebogen door het magnetisch veld van de aarde. Echter door de vorm van het magnetisch veld komen deze deeltjes aan het aardoppervlak via de polen. Deze deeltjes komen aan het aardoppervlak met een gemiddelde snelheid van 400 km per seconde, maar dit varieert tussen de 250 km/s en 2500 km/s.

Ook de dichtheid van de zonnewind speelt een belangrijke rol. Hoe hoger de dichtheid, hoe meer kans er is om poollicht te zien. De dichtheid toont eigenlijk de hoeveelheid geladen deeltjes (protonen) per kubieke centimeter (protonen/cm³). Vanaf een dichtheid van 30 protonen/cm³ is er een positief effect voor het zien van poollicht, al is deze factor niet bindend. Bij een hoge dichtheid kan er geen poollicht zijn, omdat de snelheid van de zonnewind te laag is.

Zonnewind die richting de aarde komt en afbuigt op het magnetisch veld van de aarde en zo binnenkomt aan de polen. (Hunebednieuwscafe)

Kleuren poollicht

De geladen deeltjes botsen op zuurstof- en stikstofmoleculen, aanwezig in onze atmosfeer op ongeveer een hoogte van 70 tot 300 km boven het aardoppervlak. Door de botsing van de geladen deeltjes krijgen de atomen een hoger onstabiel energieniveau. Doordat deze moleculen altijd terug naar een stabiele toestand terug willen keren, komt er energie vrij in de vorm van licht (fotonen). Bij stikstofmoleculen wordt voornamelijk rood en violet licht uitgezonden, terwijl dit bij de zuurstofatomen groen licht is bij een hoog energieniveau en rood licht bij een laag energieniveau.

Doordat het menselijk oog ook gevoeliger is aan groen licht dan aan rood/violet licht, krijgen wij eerder groen poollicht te zien dan rood poollicht. Echter is het zo, wanneer de geladen deeltjes te weinig energie bevatten, ze niet ver genoeg door kunnen dringen in de atmosfeer. De zuurstofatomen worden aangeslagen op een laag energieniveau. Er kan bij dergelijke situatie dus rood poollicht gezien worden.

Aangeslagen toestand van een zuurstofatoom. (Noorderlicht)

Soms gebeurt het ook dat men groen poollicht kan waarnemen met een rode onderrand. Dit gebeurt wanneer de deeltjes een groot genoeg energievermogen bevatten en kunnen doordringen tot op 70 km van het aardoppervlak. Deze laag bevat 78% stikstof (N2) en 21% zuurstof (O2). Hier worden de stikstofatomen aangeslagen naar een hoger energieniveau en stralen ze rood licht uit op een golflengte die voor de mens makkelijk zichtbaar is. Doordat in deze laag ook zuurstofatomen worden aangeslagen en dit ook in de laag boven de 100 km gebeurt, wordt er ook groen licht uitgestraald. Een prachtig schouwspel dus.

Ook wordt er soms blauw/paars poollicht waargenomen. Dit gebeurt wanneer er op grote hoogte van 1000 km boven het aardoppervlak, stikstof wordt aangeslagen door rechtstreekse instraling van de zon. Op deze hoogte straalt stikstof blauw/paars licht uit. Dit fenomeen komt meestal voor in de late lente wanneer de zon al langer instraalt op de polen.

Activiteit van het Poollicht

Een maat die de activiteit van het Poollicht weergeeft is de ‘Kp-index’ of de ‘geo-magnetische-activiteit-index’. Deze index wordt weergeven door middel van een getal dat varieert van 0 tot 9. Deze index toont steeds de actuele situatie voor de komende 3 uur. Hoe hoger dit getal, hoe groter de kans op poollicht. Bij ons in de Benelux is er een Kp-waarde van 7 tot 8 nodig om poollicht waar te nemen.

Kp-index en zichtbaarheid op de breedtegraad

Kp-indexPoollicht activiteit
0Zeer laag
1Laag
2Laag
3Matig
4Actief
5Kleine storm
6Matige storm
7Sterke storm
8Zeer sterke storm
9Extreme storm

Tabel1: Kp-index met bijbehorende poollicht activiteit

Naast de Kp-index wordt ook vaak gebruikt gemaakt van de G-index. Deze index toont eveneens de te verwachten geo-magnetische activiteit aan. Deze schaal loopt echter maar van 0 tot 5. Onderstaande tabel geeft de G-index weer met de behorende poollicht activiteit. Om te vergelijken met de Kp-index staat deze ook aangegeven in de tabel.

G-indexKp-indexPoollicht activiteit
G04 en lagerActief
G15Kleine storm
G26Matige storm
G37Sterke storm
G48Zeer sterke storm
G59Extreme storm

Tabel2: G-index in vergelijking met Kp-index en bijbehorende poollicht activiteit

Weersverwachting en poollicht

Uiteraard dient er voor poollicht zo weinig mogelijk bewolking aanwezig te zijn. Elke vorm van bewolking zorgt ervoor dat de zichtbaarheid van het poollicht in het gedrang komt, zowel lage bewolking, middelhoge bewolking als hoge bewolking. Echter, als de hemel niet helemaal betrokken is, kan er wel poollicht waargenomen worden tussen het gebroken wolkendek door. Voor een spotter van noorderlicht is het dus zeer belangrijk het weerbericht ter plaatse goed in de gaten te houden!

Poollicht in Lapland door Krist Pruvoost


Lees ook eens: