Poollichtrijke jaren begin deze eeuw

In november 2001 bereikte zonnecyclus 23 zijn maximum. Grote clusters zonnevlekken tooiden de zonneschijf en waren regelmatig zonder kijker te zien. In de jaren rond dit zonnemaximum werden we verschillende keren getrakteerd op noorderlicht. Jacob Kuiper neemt ons mee naar de nachten met poollicht in de eennalaatse editie van de de decenniumreeks.

De zonneactiviteit komt ook tot uiting in de frequentie van zonnevlammen (Engels: solar flares). Het zijn sterke explosies op het zonneoppervlak die ontstaan tijdens ‘kortsluiting’ van magnetische velden. De grote hoeveelheid energie die in de magnetische velden is opgeslagen, komt plotseling vrij waarbij elektromagnetische straling op vele frequenties wordt uitgezonden. De sterkte van een solar flare drukken we uit in verschillende klassen, aangeduid met de letters A, B, C, M en X. Een X-flare heeft daarbij de hoogste intensiteit, steeds gemeten in het golflengtegebied tussen 0,1 en 0,8 nanometer (zachte röntgenstraling).

Tijdens zo’n gebeurtenis wordt soms ook een grote hoeveelheid materie de ruimte ingeblazen, een coronale massa-uitstoot, in het Engels aangeduid als Coronal Mass Ejection (CME). Wanneer zo’n deeltjeswolk onze omgeving bereikt, is er interactie met het aardse magneetveld en de atmosfeer. In de ionosfeer kan een sterke opleving van aurora plaatsvinden. Het gebied waar dit poollicht zichtbaar is, kan  zich op het noordelijk halfrond  uitbreiden naar veel zuidelijker (magnetische) breedten.

Uitbarsting van X17.2

Een opmerkelijke episode met spectaculaire solar flares en CME’s vindt plaats in de laatste dagen van oktober en het begin van november 2003. Op de ochtend van 28 oktober is het in delen van ons land mistig. Door de oplossende mistflarden heen is af en toe een ietwat gedimde zonneschijf zichtbaar met daarop een grote vlek. Op 28 oktober om 12.10 uur (MET) vindt een enorme explosie plaats (flare-intensiteit X17.2) bij deze zonnevlek, nr. 486 (vlek midden onder in Figuur  2). Aan de flare is een imposante CME gekoppeld. Uit waarnemingen van het Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) blijkt dat de snelheid waarmee de deeltjes naar de aarde onderweg zijn, rond de 2240 kilometer per seconde ligt: een nieuw record sinds het begin van dit type satellietwaarnemingen. In de ochtend van 29 oktober 2003 bereikt de deeltjeswolk de aarde. In West-Europa moeten we wachten tot het begin van de avond voordat er noorderlicht te zien is. De kleuren zijn meest groen en paars, rood ontbreekt en dat is voor deze streken opmerkelijk. De intensiteit van het poollicht is hier niet zo groot. We zitten aan het eind van de ‘magnetische storm’.

Hemel in brand

Zonnevlek 486 is echter nog niet tot rust gekomen. Op 30 oktober 2003, even na middernacht, volgt een nieuwe flare en verlaat een CME de zon. Deze is iets minder krachtig dan zijn voorganger, maar wel weer precies naar onze planeet gericht. Op de avond van 30 oktober begint het aurorafeest opnieuw, dit keer echter veel fraaier en helderder dan de avond ervoor. Jammer genoeg is het in sommige delen van de Benelux bewolkt, maar daar waar het helder is, vergapen de mensen zich aan het kleurrijke schouwspel (Figuur 1). ‘Het is alsof de hemel in brand staat’ is een vaak gehoorde opmerking. Bij politie en brandweer en ook op het KNMI komen veel telefoontjes binnen van mensen die denken dat er ergens grote branden woeden. Vanuit De Bilt wordt tegen negen uur ’s avonds het eerste poollicht zichtbaar als een zwakgroene band laag boven de noordelijke horizon.

Geleidelijk wordt de band helderder en ontstaan ook rode vlekken aan de hemel, met daar doorheen witte lichtbundels. Deze zogenaamde streamers bestaan vaak niet langer dan 5 seconden, maar soms duren ze wel 20 seconden. Steeds fraaier wordt het schouwspel en tegen 22.45 uur is minstens 75 procent van de hemelkoepel door het poollicht gekleurd. Waarnemer Koen Miskotte legt het vast met een groothoeklens. Hij concludeert dat het landschap veel sterker wordt verlicht dan bij volle maan en dat we geen schaduwen zien, omdat ook vanuit de zuidelijke hemelstreek het poollicht straalt. In het Houdringebos nabij De Bilt hebben zich ondertussen veel toeschouwers verzameld. Zelf merk ik dat de heldere sterren van de Grote Beer nauwelijks meer te zien zijn. Ik heb geen krant bij de hand, maar anders had ik hem op dat moment zonder twijfel kunnen lezen. Rond middernacht is het spektakel tijdelijk wat minder, maar om 01.15 uur (31 oktober) begint een nieuwe show. In zuidelijk Nederland is het dan bewolkt, maar vanuit Deventer meldt Peter-Paul Hattinga Verschure snel in helderheid wisselende rode en groene vlekken. Na 02.20 uur is ook deze opleving voorbij.

Als referentie naar vroegere poollichtsituaties wordt vaak het poollicht van 13 maart 1989 genoemd. Dat was ook erg fraai, maar de situatie van 30 oktober 2003 evenaart het in kleur en overtreft het in helderheid. Wellicht moeten we terug naar het poollicht van 4 september 1958 of het bijzondere noorderlicht in de nacht van 27 op 28 februari 1929 om iets vergelijkbaars te vinden in Nederland. Op 4 november 2003 produceert dezelfde zonnevlek een nieuwe flare. De explosie is nu nauwelijks naar de aarde gericht en dat is maar goed ook. De sensoren van de GOES-satelliet worden compleet ’verblind’. De intensiteit van deze flare wordt geschat op X45, een nieuw record.

Waarnemingen

Al meer dan 200 jaar worden waarnemingen van poollicht boven onze streken vastgelegd. Het KNMI speelde daarbij een belangrijke rol. Aan het einde van de 19de eeuw worden de poollichtmeldingen al nauwgezet bijgehouden en  gepubliceerd in jaarboekjes getiteld Onweders, optische verschijnselen enz. in Nederland. Die vermeldenvanaf 1892 poollichtverschijnselen. Het laatste boekje in deze reeks verschijnt in 1965. Figuur 3 geeft aan  op hoeveel avonden/nachten per jaar poollichtmeldingen zijn ontvangen. Opvallend is de langjarige periodiciteit in het aantal poollichtsituaties. De poollichtmeldingen werden enigszins geverifieerd aan de hand van metingen van de verstoring van het aardmagnetisch veld. Een observatie van helder poollicht was vaak te koppelen aan een sterke aardmagnetische verstoring (het rode deel van de staafjes), maar bij zwakke noorderlichten bleef de aardmagnetische verstoring soms geheel uit. Het gele deel van de staafgrafiek bevat de situaties, waarin er twijfel was of er echt sprake was van poollicht.

Kader | De 11-jarige activiteits­cyclus van de zon is terug te vinden in het veranderend aan­tal zon­ne­vlek­ken. De uit­bar­stin­gen op de zon (CME’s) die voor sterk poollicht op aarde zorgen, zijn niet al­tijd aan een zon­ne­vlek te kop­pe­len, maar er is er wel dege­lijk een sterke rela­tie. Daar­door is ook de acti­vi­teits­cy­clus van de zon te koppelen­ aan het op­tre­den van pool­licht.

Al in de 19de eeuw werd on­der­zoek ge­daan naar het op­treden van pool­licht in re­latie tot het aan­tal zon­ne­vlekken. De Noor­se onder­zoeker Trom­holt stelde een cata­logus samen met pool­licht­ver­schijn­selen in Noor­wegen over de peri­ode 1761 t/m 1878. Hij merkte op dat de piek in het aantal poollich­ten duidelijk later valt ten op­zichte van de piek in het aantal zonnevlek­ken. Ook de onder­zoeker Egedal vond een­zelfde over­eenkomst bij onder­zoek aan pool­lichtver­schijn­selen boven De­nemarken. Het verschil in tijd bedroeg ruim één jaar. Uit onder­zoek naar pool­lichtsituaties op zeer lage breed­te (tropen­gordel) lijkt een nog gro­ter verschil aanwezig. Daar traden de meest heldere pool­lichten op in een periode die ruim 2 jaar na het zonne­vlekken­maximum lag.

Terugblik op twaalf decennia onder hemel en dampkring – Op 1 september 1901 werd de Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde (NVWS) opgericht vanuit het idee dat wetenschap toegankelijk moest zijn voor iedereen. In 2021 bestaat de vereniging (inmiddels ‘Koninklijk’) 120 jaar en het is daarmee de oudste populair-wetenschappelijke vereniging in Nederland. Om stil te staan bij deze mijlpaal verschijnt er elke maand een ‘long read’ van bestuurslid Jacob Kuiper, met een terugblik op een markant weer- en/of sterrenkundig verschijnsel uit dat decennium. Deze artikelen worden ook in het maandblad Zenit gepubliceerd, hét maandelijkse magazine voor weer- en sterrenkunde (neem met KNVWS-korting een half jaar het magazine op proef).