De oorsprong van poollicht op hoge breedte ontraadseld

Een aantal onderzoekers, waaronder Romain Maggiolo van het Belgische Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA), hebben de oorsprong ontdekt van poollicht dat op hoge geografische breedtegraad voorkomt.  Dit werd mogelijk door metingen van ESA’s Cluster satellieten te combineren met beelden gemaakt door NASA’s IMAGE satelliet.

Aurora of poollicht, een lichtgevend verschijnsel aan de nachtelijke hemel, is het meest zichtbare gevolg van de invloed van de Zon op de Aarde. Desondanks blijft dit schitterend spektakel nog grotendeels onbegrepen.

Hoewel we ons zo’n 150 miljoen km van de Zon vandaan bevinden, zijn we toch met elkaar verbonden door de zonnewind.  Deze stroom van plasma, elektrisch geladen atoomdeeltjes, die door de Zon het zonnestelsel ingeblazen worden, zijn de oorzaak van het kleurrijke lichtverschijnsel.

Het magnetisch veld van de Aarde zorgt ervoor dat deze stroom van plasma in de omgeving van de aarde afgebogen wordt en aan de polen onze atmosfeer binnendringt. De geladen deeltjes bevatten zeer veel energie die hoog in onze atmosfeer door botsingen wordt overgedragen op zuurstof- en stikstofatomen. Die energie wordt uiteindelijk weer uitgestraald in de vorm van het kleurrijke licht dat wij kunnen waarnemen.Het groene en het zeldzamere rode licht ontstaan door botsingen met zuurstofatomen. Botsingen met stikstofatomen resulteren in blauwe en paarse kleuren.

Normaal komt dit prachtige verschijnsel vooral voor tussen 65° en 70° noorder- of zuiderbreedte. Dit gebied is ook wel gekend als de Aurora Ovaal. Toch kan dit verschijnsel zich ook op hogere geografische breedtegraden voordoen. Een voorbeeld daarvan is de ‘theta aurora’, zo genoemd omdat het van bovenaf gezien de vorm heeft van de Griekse letter theta.

De oorsprong van deze laatste was tot voor deze studie een raadsel. Daaruit blijkt dat het plasma van een ‘theta aurora’ in tegenstelling tot een ‘gewone aurora’ niet koud, maar heet is. Voorheen was het onduidelijk of dit heet plasma het resultaat was van de directe zonnewind of dat het verband hield met het plasma aan de nachtzijde van de aarde.

Wetenschappers vandaag zijn voor 99% zeker dat door de (her)verbinding van magnetische veldlijnen aan de nachtzijde van de aarde er heet plasma opgestapeld wordt ter hoogte van de hogere geografische breedtegraden en zo een zogenaamde ‘theta aurora’ teweeg brengt. Dit werd aangetoond door  de data van de Cluster en IMAGE satellieten te combineren in het onderzoek naar het ontstaan van zulke auroras. 

Links: Positie van IMAGE en Cluster satellieten ten tijde van het onderzoek (ESA)   Rechts: Theta aurora gefotografeerd door IMAGE. Merk de cirkel op met een streep door (Griekse letter theta) (ESA)

Met dank aan het BIRA (Ukkel). Meer info over het BIRA op http://www.aeronomie.be