Het ontstaan van het poollicht en het geluid hiervan

Poollicht ontstaat wanneer geladen deeltjes van de zon in contact komen met het aardmagnetisch veld. Ze slaan bij de polen in de atmosfeer en dat levert soms een prachtige, kleurrijke en mystieke lichtshow op. Sommige mensen beweren een geluid te horen tijdens nachten met poollicht. Een soort geruis, geknetter, gesis en het geluid als klappen met de zweep. Het werd altijd afgedaan als een legende van vroeger. Maar juni 2016 hebben Finse wetenschappers het bewijs geleverd dat er écht geluiden zijn te horen wanneer het poollicht te zien is.

• Hoe ontstaat poollicht?
• De kleur van het poollicht
• Zonnestorm
• Legendes
• Onderzoek
• Inversie
• Zonnestorm

Hoe ontstaat poollicht?

Andere benamingen voor het poollicht zijn:

• Noorderlicht (aurora borealis) bij de Noordpool of
• Zuiderlicht (aurora australis) bij de Zuidpool.

In 1957 is ontdekt dat de actieve zon de oorzaak is van het poollicht. Bij een actieve zon zijn er op aarde donkere vlekken op de zon te zien, de zonnevlekken. Op zon zijn er dan explosies waarbij een grote hoeveelheid geladen deeltjes door de zonnewind het heelal in geslingerd worden. Deze geladen deeltjes zijn atomen bestaande uit protonen en elektronen waardoor de hitte van de zon elektronen vanaf zijn gekomen (ionen) en door het elektronentekort elektrisch geladen zijn. Het magnetisch veld van de aarde zorgt ervoor dat de deeltjesstroom wordt afgebogen naar de Noord- en Zuidpool en met verhoogde snelheid hier de atmosfeer binnenkomen. De ionen, die veel energie bevatten, botsen in de bovenste kilometers van de atmosfeer op ongeladen zuurstof- en stikstofmoleculen (een molecuul is opgebouwd uit atomen) en ‘stelen’ de elektronen om hun eigen tekort weer aan te vullen. De zuurstof- en stikstofmoleculen proberen nu zo snel mogelijk door het uitzenden van licht om naar de toestand terug te keren van voor de botsing. Dit licht is het poollicht dat op een hoogte van 70 tot 300 kilometer uitgestraald wordt boven het aardoppervlak. Een prachtig lichtverschijnsel, dat vooral in de Noordelijke IJszee en in het werelddeel Antartica voorkomt. Afhankelijk van hoe sterk de uitbarsting op de zon is het soms tot in Nederland en België te zien is.

De kleur van het poollicht

De deeltjesstroom van de zon botst in het bovenste deel van de aardatmosfeer, de exosfeer, tegen de zuurstof- en stikstofatomen. De buitenste laag van de exosfeer is de magnetosfeer. De magnetosfeer is het gebied rond de aarde dat nog binnen de invloed valt van het aardmagnetisch veld. Het grootste gedeelte van de exosfeer bestaat uit zuurstof- en stikstofmoleculen. De ionen van de zonnewind, geven botsingen met deze elementen in de magnetosfeer en ieder element (stikstof of zuurstof) heeft zijn eigen golflengte (kleur) in het uitzenden van het licht.

Bovendien hangt het af van de hoogte in de exosfeer waar de botsing plaatsvindt. Zuurstofelementen op een hoogte van 100 kilometer geven een groen-gele kleur en boven de 200 kilometer een rode kleur. Stikstofelementen geven onder de 100 kilometer een roze-achtige kleur en blauw poollicht wordt veroorzaakt door geladen stikstofatomen terwijl neutrale stikstofatomen een paarsachtig-rode kleur afgeven

Zonnestorm

Als er op de zon een heftige en langdurige zonnestorm is dan is de kans groot dat het poollicht ook in Nederland en België te zien is. Hoe heftig de zonnestorm is wordt geclassificeerd met de Kp-Index. Deze heeft een schaal van 0 (verwaarloosbare geomagnetische storm) tot 10 (extreme zonnestorm). Vanaf een Kp4 wordt het in Nederland en België pas interessant om 's nachts de noordelijke horizon in de gaten te houden. Het poollicht wordt in de noordelijke regio’s meestal gezien in groene kleuren en meer een rode kleur wanneer het poollicht te zien is in België en Nederland.

Legendes

Voordat de wetenschap in 1957 een verklaring had voor het ontstaan van het poollicht, waren er meerdere verklaringen te vinden in de folklore en mythologie van verschillende culturen.

Lapland

Lapland strekt zich uit over het noordelijkste gedeelte van Noorwegen, Zweden, Finland en Rusland (Kola). Een nomadisch volk dat op Lapland woont, de Sami of Samen, omschrijven het noorderlicht als ‘licht dat je horen kunt’. De legendes van de Sami vertellen dat het noorderlicht een afspiegeling is van overleden personen. Het noorderlicht is de verbinding tussen leven en dood en via het licht geven overleden voorouders een boodschap aan diegenen die op aarde zijn achtergebleven.

Europa

In Europa zag men tijdens de middeleeuwen, wanneer het noorderlicht zichtbaar was, in het rode, mysterieuze verschijnsel, een teken voor komend onheil. Onheil als oorlog en bloedvergieten.

Scandinavië

In 1259 dacht men dat het ijs zo veel kracht had, dat daardoor het noorderlicht veroorzaakt werd.

Canada

Voor de Cree-indianen uit Canada was het noorderlicht heilig. Zij geloofden dat de overledenen zo nog aanwezig waren, als een dansende geest in het Noorderlicht.

Onderzoek

Een groep van Finse wetenschappers van de Aalto-universiteit in Helsinki proberen onder leiding van professor Unto K. Laine, spraakkundige, al sinds 2000 antwoord te krijgen of het Noorderlicht geluid geeft of niet. Door microfoons op te stellen in het veld willen ze kunnen aantonen of er écht geluid komt van het noorderlicht. Na het beluisteren van de opnames kwamen de wetenschappers erachter dat er een geluid hoorbaar was, ongeveer 70 meter boven de grond terwijl de lichtverschijnselen van het noorderlicht ontstaan op zo’n 250 km hoogte, in de ionosfeer. “Het onderzoek bewijst dat er tijdens het noorderlicht natuurlijke geluiden zijn waar te nemen die kunnen horen bij het Noorderlicht. De geladen deeltjes van de zon die het noorderlicht geven, creëren een geluid dat zich veel dichter bij de grond bevindt,” vertelt onderzoeker Unto K. Laine.

Inversie

In juni 2016 geeft een vervolgstudie van Laine een antwoord. Ja, het noorderlicht geeft geluid en de verklaring is de inversielaag. Een inversielaag is een warme laag in de atmosfeer die boven de koude luchtlaag ligt. Normaal gesproken is het: hoe hoger in de atmosfeer, hoe kouder de luchtlaag en ligt de warmere laag hieronder. Een inversielaag kan zichtbaar worden gemaakt door de rook van een kachel. De rook is warm en stijgt naar boven maar wordt gestopt door de warmere inversielaag. De rook kán niet verder en verspreidt zich dan maar horizontaal. Inversielagen kunnen ontstaan na een zonnige, rustige dag in de avond, wanneer de grond afkoelt en de warme lucht opstijgt. Door het rustige weer vermengen de koude en warme lagen zich niet en is de situatie, volgens Laine en zijn team, te vergelijken met een soort van afsluiting of ‘deksel’ in de atmosfeer. Een eigenschap van de inversielaag is dat het geluid tegen de inversielaag gereflecteerd wordt en op grote afstand hoorbaar wordt gemaakt. Een inversie kan ook vogels desoriënteren of smog vasthouden dat grote luchtvervuiling kan geven in drukke steden zoals in Noord-China. Ook kan het licht gereflecteerd worden en dit is de reden dat er luchtspiegelingen kunnen ontstaan.

Zonnestorm

Door een zonnestorm komen geladen deeltjes in de Polen terecht waar ze het poollicht veroorzaken. De geladen deeltjes zorgen er ook voor dat de afsluiting die de inversielaag veroorzaakt, breekt en komen terecht in de luchtlaag die de grens markeert tussen de koudere luchtlaag aan de grond en de warmere luchtlaag op enige hoogte erboven. De geladen deeltjes ontladen snel en geven geluid dat gereflecteerd wordt door de inversielaag. De heftigheid van de zonnestorm die de sterkte van het Noorderlicht bepaalt, in combinatie met de sterkte van de inversielaag, zorgt voor de kleurintensiteit van het noorderlicht én het geluid dat ermee gepaard gaat. Van geruis, geknetter, gesis tot het geluid als zweepslagen.