Noorderlicht Introfilm: gezien vanuit de ISS Lise, Puck en Lara

Inhoud Magnetisch veld Energie van de zon Zonneactiviteit Postduiven Vlekken, vlammen en wind Het ontstaan van het noorderlicht

Magnetisch veld 1 Het aardmagnetisch veld Het aardmagnetisch veld is het magnetisch veld dat de Aarde omringt. Het aardmagnetisch veld, dat waarschijnlijk ontstaan is door stroming van magnetische mineralen en elementen in de aardkern, beschermt de planeet tegen de straling van de zonnewind. De invloedzone van het aardmagnetisch veld in de ruimte, die vele duizenden kilometers ver in de ruimte verstrekt, wordt de magnetosfeer genoemd. Het aardmagnetisch veld wordt verder van de Aarde af steeds zwakker. Hierdoor neemt de kans op storingen door stralingen uit de ruimte toe. Voor mensen kan deze straling geen kwaad. De afgelopen 1000 jaar is het aardmagneetveld gemiddeld met ongeveer 20 procent afgenomen. In ons zonnestelsel hebben, behalve de Aarde, alleen de 'gas-reuzen': de planeten Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus en een van Jupiters manen een eigen magnetisch veld. Onder de Aarde-achtige planeten en manen zijn de Aarde en die maan van Jupiter dus de twee uitzonderingen. Het aardmagnetisch veld is de basis voor de werking van het kompas, een belangrijk navigatiemiddel voor de zeevaart.   Het patroon van veldlijnen bepaalt hoe - in welke oriëntaties - magneten elkaar precies aantrekken en afstoten. De krachten tussen magneten treden daar op waar de veldlijnen zich concentreren, en dat is precies bij de polen. De polen zijn dus globaal gesproken de aangrijpingspunten voor de magnetische krachten.  

Magnetisch veld 2 Het geografische en magnetische Noorden Omdat voor de richtingsbepaling vaak van een magnetisch kompas gebruikgemaakt wordt en de kompasnaald niet precies naar de noordpool wijst, onderscheidt men het geografische noorden en het magnetische noorden. De magnetische noordpool bevindt zich in het noorden van Canada en is voortdurend in beweging. Doordat de magnetische polen niet op de geografische polen liggen, wijst de veldrichting van het aardmagnetisch veld niet overal naar het ware noorden. Dit hoekverschil tussen de magnetische meridiaan en de geografische meridiaan is de variatie en is niet constant, aangezien de magnetische polen zich verplaatsen. In Nederland is het verschil ongeveer 0,5° in westelijke richting. In andere gematigde streken komen verschillen tot wel 30° voor. Verder naar het Noorden is de afwijking zo extreem dat een magnetisch kompas niet meer bruikbaar is. Een magnetisch kompas heeft een afwijking ten opzichte van het magnetische noorden welke deviatie wordt genoemd. Deze kan op een schip bijvoorbeeld worden beïnvloed door metalen in de buurt van het kompas. De deviatie kan met de koers variëren, daarom wordt op schepen gebruik gemaakt van een deviatietabel. Hoeveel graden het magnetische en geografische noorden van elkaar verschillen is niet precies te zeggen. Dat komt omdat het magnetische veld continue in beweging is. 

Energie van de zon 1 De energie van de zon komt tot stand door kernfusie Waterstof wordt tot helium omgevormd, waarbij veel energie vrijkomt. In de negentiende eeuw hebben wetenschappers bepaald dat de zon uit helium en waterstofgas bestaat. Volgens de Duitse natuurkundige Von Helmholtz is de zon ontstaan doordat materie uit de ruimte samenklonteren onder invloed van de zwaartekracht. De warmte die daarbij vrijkomt zorgt ervoor dat de temperatuur van de zon kan oplopen tot vijftien miljoen graden Celsius. Von Helmholtz's theorie over het ontstaan van de zon wordt nog steeds gebruikt. Maar die theorie verklaart niet waarom de zon nog steeds zoveel energie produceert. Kernfusie Volgens Von Helmholtz drukt de zwaartekracht de zon nog steeds verder in elkaar, waarbij nog steeds energie vrijkomt. Maar met dit model kan de zon slechts enige tientallen miljoenen jaren voldoende warmte leveren. Toen uit onderzoek bleek dat het zonnestelsel al ruim vier miljard jaar oud is, moest er dus een andere oplossing worden gevonden. Welk proces zorgt er dan voor dat er zoveel energie vrijkomt? Het antwoord kwam in 1938. De energie van de zon is afkomstig van kernfusie, waarbij twee waterstofatomen samengaan tot heliumatomen. Kernfusie kan op aarde niet worden toegepast, omdat deze omstandigheden niet op aarde kunnen voorkomen

Energie van de zon 2 De proton-proton reactie Energiecrisis In de zon vindt kernfusie plaats volgens de proton-proton reactie. Dit is één van de mogelijke kernfusiereacties. De proton-proton reactie begint als twee atoomkernen van waterstof, zogenaamde protonen, samenkomen. Op aarde zou dat onmogelijk zijn, omdat de twee positief geladen kernen elkaar afstoten. In de extreme hitte van de zon is het echter wel mogelijk. Eén van de twee protonen verliest zijn lading. Zo ontstaat deuterium, een zware variant van waterstof. Bij dit proces komt energie vrij. Als het deuteriumatoom samensmelt met een proton, ontstaat een licht soort heliumatoom. Weer komt bij deze reactie energie vrij. Het echte helium ontstaat pas als twee van die lichte heliumatomen samensmelten. Bij deze reactie komen protonen vrij, die weer met waterstof- of deuteriumatomen kunnen reageren. Zo houdt de reactie zichzelf in stand. Energiecrisis Natuurlijk kan dit proces niet eeuwig doorgaan. Op een gegeven moment is al het waterstof omgevormd tot helium. Wij hoeven ons daar gelukkig geen zorgen over te maken: de zon heeft nog voor enige miljarden jaren brandstof in huis. Als uiteindelijk alle waterstof is verbruikt, breekt er een nieuwe fase aan in het leven van de zon. De kernfusie is dan niet alleen in de kern van de zon, maar vindt ook plaats in het buitenste deel van de kern. De zon zwelt dan op tot vijftigmaal zijn huidige omvang en wordt een zogenaamde rode reus. Dat gebeurt allemaal over zo'n zes miljard jaar. De planeet Mercurius zal dan helemaal door de zon worden ingesloten. De aarde blijft dan wel bestaan, maar met een temperatuur van zo'n 1500°C zal er geen leven meer op mogelijk zijn.

Zonneactiviteiten Veranderingen in de zonneactiviteit hebben amper bijgedragen aan de opwarming van de aarde die in de twintigste eeuw plaatsvond. Dat blijkt uit een nieuw onderzoek. De opwarming in de vorige eeuw zou voor niet meer dan tien procent door veranderingen in zonneactiviteit veroorzaakt zijn. In het verleden werd de zonneactiviteit en het vermogen van de zon om kosmische straling tegen te houden regelmatig aangedragen als een gedeeltelijke verklaring voor het stijgen van de temperaturen op aarde. Onderzoekers stelden dan dat een grotere activiteit van de zon zowel direct als indirect invloed had op de temperaturen op aarde. De verhoogde zonneactiviteit zou de aarde direct opwarmen. En indirect zou een verhoogde zonneactiviteit ook tot een hogere oppervlaktetemperatuur op aarde leiden, omdat een actievere zon meer kosmische straling tegenhield, waardoor die straling de aardse atmosfeer niet bereiken kon, er minder wolken ontstonden en de temperatuur steeg. Een nieuw onderzoek toont nu aan dat de zonneactiviteit inderdaad invloed heeft op de temperaturen op aarde, maar dat die invloed minimaal is. De onderzoekers trekken die conclusie nadat ze de temperaturen op aarde (vanaf 1955) naast informatie over zonneactiviteit en kosmische straling legden. Ze ontdekten dat er elke 22 jaar een klein verband tussen kosmische straling en de wereldwijde temperatuur was, maar de verandering in de hoeveelheid kosmische straling die de aarde bereikte bleef één of twee jaar achter bij de verandering in temperatuur. Dat geeft aan dat niet kosmische straling en de totstandkoming van de wolken, maar directe effecten van de zon verantwoordelijk waren voor de temperatuurverandering. De onderzoekers concluderen dan ook dat er geen stevig bewijs is dat kosmische straling en de totstandkoming van wolken samenhangt met veranderingen in de wereldwijde temperatuur. De onderzoekers doken ook in eerdere onderzoeken die naar een eventueel verband tussen zonneactiviteit en temperaturen op aarde zijn gedaan. In combinatie met hun eigen studie komen ze tot de conclusie dat veranderingen in de zonneactiviteit – hetzij direct of indirect – de opwarming van de aarde in de twintigste eeuw niet meer dan tien procent verklaren kunnen.

Postduiven Hoe postduiven zich oriënteren Een jonge postduif zal eerst in de omgeving zelf rondvliegen en leert zo de omgeving kennen. Een postduif kan getraind worden door de postduif eerst op een paar kilometer van zijn hok los te laten. Vooral als er wat oudere postduiven tegelijkertijd worden losgelaten kan de jonge postduif gewoon meevliegen, maar ook in zijn eentje kan de postduif zijn weg terug vinden. Als een postduif wordt losgelaten vliegt deze een paar rondjes voor zijn oriëntatie. Als de duif niet helemaal zeker is, vliegt hij meer rondjes. Vervolgens heeft de duif de richting bepaald en vliegt de goede richting op. Daarbij vliegt hij liever over land dan over water. Uit wetenschappelijk onderzoek is gebleken dat postduiven ook gebruik maken van de infrastructuur die door mensen is aangelegd, zoals snelwegen en spoorbanen. Ook schijnt het dat een postduif een soort magnetisch gevoelig orgaan heeft (een soort ingebouwd kompas). Er bevind wel 200 mg/l ijzer in het bloed van de duif. Ook zitten er magnetische eiwitten in de cellen van de ogen en de bovensnavel. In het verleden werden postduiven daadwerkelijk gebruikt voor het versturen van post. In de Tweede Wereldoorlog werden ook postduiven ingezet: zij kregen de naam oorlogsduiven. Tegenwoordig worden vooral wedstrijden met postduiven gedaan.

Vlekken, vlammen en wind Zonnevlekken Vanaf de aarde zie kun je af en toe donkere vlekken op de zon zien. Wanneer de zon wordt bedekt door wolken of bij zonsopkomst of zonsondergang. De zwarte vlekken zijn zonnevlekken. Zonnevlekken zijn oppervlakten die donkerder lijken dan de omgeving dat komt door hun lagere temperatuur. Het zijn gebieden met een grote magnetische activiteit. De zonnevlekken hebben op de zon zelf een temperatuur die 1000 tot 1500 graden lager ligt, dan de omgeving op de zon. De omgeving zelf heeft een oppervlakte temperatuur van 5500 ° Celsius. Vanaf de aarde lijkt het of de zonnevlekken soms bewegen. Dat komt doordat de zon ook om haar as draait. Het magnetisch veld bij zonnevlekken zorgen ervoor dat de magnetische polen van de zon, ongeveer om de 11 jaar van plaats wisselen. Zonnevlekken transporteren zuidgerichte velden naar de Noordpool en noordgerichte velden naar de Zuidpool. Noord wordt zuid en omgekeerd! De zonnevlekken zitten vaak in groepjes bij elkaar van 10 tot wel 100 donkere vlekken. Hoe meer zonnevlekken er te zien zijn, hoe actiever de zon. Dat verschilt per dag. Het aantal zonnevlekken is een maat voor de activiteit van de zon: hoe meer er te zien zijn, hoe actiever de zon. Een actieve zon produceert korte explosies van energie waarbij geladen deeltjes vrijkomen. De zonnevlammen. Zonnevlammen zijn sterke uitbarstingen van elektromagnetische stralingen. Een zonnevlam kan samen gaan met een plasmawolk. Zonnevlammen zijn er in verschillende sterktes en hebben namen. Zonnewind Bij een zonnevlam hoort zonnewind. De zonnewind zit vol met grote hoeveelheden elektromagnetische straling. Dit kan de communicatie op aarde hinderen en GPS systemen minder nauwkeurig maken. Satellieten in de ruimte kunnen in moelijkheden komen. Poollicht We hebben het noorderlicht en het zuiderlicht. Wanneer er bij de zonnevlam een plasmawolk vrijkomt, is er een kans om op de polen van onze aarde, een schitterend licht te zien. Groenige en blauw bewegende ‘wolken’ die dansend door de lucht gaan. Plasmawolken hebben een samenstelling van hoofdzakelijk protonen en neutronen en worden door een zonnevlam de ruimte in geslingerd. De wolk wordt door magnetische velden afgebogen naar de polen en door de geladen deeltjes licht de atmosfeer op.

Het ontstaan van het noorderlicht Poollicht, bij ons ook bekend als Noorderlicht of Aurora Borealis, hangt samen met enorme uitbarstingen op de zon, waarbij grote hoeveelheden geladen deeltjes het heelal in geslingerd worden. Het aardmagnetische veld zorgt ervoor dat de deeltjes in de omgeving van de aarde worden afgebogen en in de buurt van de noord- en zuidpool met verhoogde snelheid de atmosfeer binnen dringen. Dit gebeurt met een snelheid van gemiddeld 400km/sec. Deze deeltjes (de zonnewind) bevatten veel energie, die in de bovenste kilometers van de atmosfeer door botsingen worden overgedragen op zuurstof- en stikstofatomen, waardoor het licht ontstaat. Een deel van deze deeltjes zal na een reis van ongeveer 150 miljoen kilometer onze Aarde bereiken. De hoogte van poollicht kan sterk variëren. Het loopt uiteen van 80 tot soms wel 1000 km. Bij voldoende botsingen aan de nachtzijde van de Aarde kunnen wij dit uitgezonden licht met het blote oog waarnemen. In Europa is het bijzondere licht het beste te zien in de noordelijke landen zoals Zweden, Finland, Ijsland en Groenland. Noorderlicht is nooit hetzelfde. Soms is het rood en dan is het weer groen. De kleur van het poollicht is afhankelijk van het soort elektronen en op wat voor atomen deze elektronen stuiten. Zuurstof kan in het bovenste deel van de atmosfeer groen of rood poollicht veroorzaken. Wat lager in de atmosfeer kunnen elektronen in combinatie met stikstofprotonen ook rood licht veroorzaken. Blauw poollicht is vrij zeldzaam en kan ontstaan doordat zonnestralen de bovenkant van het poollicht raken. Youtube: Het ontstaan van het noorderlicht

EINDE