Poollicht

Energie
Het poollicht wordt veroorzaakt door geladen deeltjes die bij uitbarstingen op de zon de ruimte in zijn geschoten. Als een wolk van deze deeltjes in de buurt van de aarde komt, worden de deeltjes door de krachtlijnen van het aardmagnetisch veld naar de noord- en zuidpool geleid waar zij in botsing komen met atmosferische stikstof- en zuurstofatomen. Die raken daardoor in aangeslagen toestand. Bij terugkeer in hun stabiele toestand komt de opgedane energie vrij in de vorm van licht. De lichtverschijnselen vinden plaats op minimaal ongeveer 100 kilometer hoogte en kunnen reiken tot 1000 kilometer hoogte. Poollicht treedt het meest frequent op in perioden van vergrote zonne-activiteit.

Afbeelding 1
Poollicht en het ontstaan van kleuren op diverse hoogten in de atmosfeer


Op andere planeten van het zonnestelsel blijkt ook poollicht op te treden. Het verschijnsel is waargenomen bij Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Deze planeten hebben een atmosfeer waarin botsingen van geladen zonnedeeltjes met atmosferische gasatomen kunnen plaatsvinden.

Afbeelding 2
Poollicht op Saturnus


Poollicht in Nederland
Op het noordelijk halfrond ligt de gordel met de grootste poollichtfrequentie over de zuidpunt van Groenland, IJsland, Lapland en Nova Zembla. Nederland ligt in een marginale zone waar in gemiddeld één van de honderd gevallen het poollicht zichtbaar wordt. Het op zichzelf algemene verschijnsel is daarmee voor onze streken een zeldzaamheid. In jaren met verhoogde zonneactiviteit wordt het op 5 a 10 dagen in ons land gemeld. De meeste waarnemingen komen nog uit het noorden van het land. Slechts heel zelden is het poollicht zo sterk dat het ook vanuit de stad is te zien.

Afbeelding 3
Poollichtopnamen in Nederland gemaakt.
Links: 17 maart 2015, rechtsboven: 17 november 1989, rechtsonder: 13 maart 1989


Waarnemen van poollicht
Poollicht is alleen 's nachts te zien. Het blauwe strooilicht van de zonbeschenen atmosfeer overstraalt poollicht aan de daghemel.
In de meeste gevallen is poollicht in Nederland maar heel zwak. Om het te zien moet je dan ook een locatie kiezen waar zo min mogelijk storende lichtbronnen zijn. De hemel moet vrij zijn van wolken, en het zicht moet goed zijn. Een atmosfeer met veel waterdamp of stof kan zwak poollicht al aan het gezicht onttrekken, ook als er geen wolken zijn. De beste waarnemingsplek heeft een vrij uitzicht op (in ieder geval) de noordelijke hemelhelft, en ligt ten noorden van storende lichtbronnen zoals steden, snelwegen en kassencomplexen. De in Nederland beste locaties zijn het strand, de Friese en Groningse Waddenkust, de Afsluitdijk, de Waddeneilanden en de zuidoevers van het IJsselmeer.

Afbeelding 4
Lichtvervuiling bemoeilijkt het waarnemen van poollicht in Nederland. Alleen in de zwarte en donkerblauwe gebieden op het kaartje is zwak poollicht waarneembaar. Alleen de helderste poollichten, zoals dat van 13 maart 1989 (zie afbeelding 3d) zijn ook vanuit het centrum van de grote steden te zien.


Een waarnemingsverslag moet voorzien zijn van gegevens omtrent plaats, datum en tijdstippen, en waarnemingsomstandigheden. De waarnemer kan bij zijn beschrijving van het verschijnsel de opgetreden vormen benoemen aan de hand van de internationale codering van basisvormen (zie kader hieronder). De helderheid van poollicht wordt uitgedrukt in de volgende vierdelige schaal:
1 -- Als de melkweg. Kleurgewaarwording nauwelijks mogelijk, meestal is iets rood te onderscheiden;
2 -- Als ijle Cirruswolken, beschenen door de maan;
3 -- Als stapelwolken, beschenen door de maan;
4 -- Landschap verlicht zoals bij volle maan.

Basisvormen
Er worden internationaal negen basisvormen van het poollicht onderscheiden. Het meest karakteristiek van poollicht is evenwel de voortdurende verandering van vorm, zodat dikwijls meerdere basisvormen tegelijkertijd verschijnen of overgangsvormen te zien zijn.
Behalve de typologische veelvormigheid kan poollicht ook verschillende vormen van dynamiek vertonen. Stralen kunnen snel van helderheid wisselen, en gordijnen bewegen aan de hemel alsof zij door een zachte wind worden aangeroerd. Banden en stralen lijken de meest dynamische vormen te zijn. Voorts kan poollicht pulseren, waarbij de lichtsterkte snelle wisselingen ondergaat. Poollicht met sterke dynamiek wordt alleen gezien in gebieden rond de poollichtgordel.

Afbeelding 5
De negen basisvormen van poollicht.

Basisvormen poollicht (beschreven voor het noordelijk halfrond; voor het zuidelijk halfrond moet de toevoeging 'noordelijk' worden gelezen als 'zuidelijk')

• G  glow
  Gloed. Lichtgloed aan de noordelijke horizon. Deze zal in de meeste gevallen het bovenste gedeelte zijn van een grotendeels onder de horizon liggende homogene boog, HA.
• HA  homogeneous arc
  Homogene boog. Boog aan de noordelijke hemel met kenmerkend donker segment eronder.
• RA  ray arc
  Boog met stralenstructuur. Boog aan de noordelijke hemel met kenmerkend donker segment eronder.
• HB  homogeneous band(s)
  Homogene band(en). Gladde, min of meer scherp begrensde lichtbanden zonder lijn- of stralenstructuur en met zichtbare uiteinden.
• RB  ray band(s)
  Banden met stralenstructuur. Lichtbanden die zijn opgebouwd uit min of meer scherp afgetekende stralen, en met zichtbare uiteinden.
• D  draperies
  Gordijnen. Karakteristieke variant van banden met stralenstructuur waarbij deze in bochten of kronkels verschijnen waardoor ze een gordijnachtige vorm krijgen.
• R  ray(s)
  Stralen. Losse stralen zonder samenhangende boog- of bandstructuur. Het kan voorkomen dat maar één straal te zien is.
• S  surfaces
  Vlakken. Lichtende vlakken zonder structuur. Vaak als een 'achtergrondgloed' waarin ook  andere poollichtvormen verschijnen.
• C  corona
  Kroon of corona. Als poollicht met stralenstructuren nabij het zenit verschijnt lijken de stralen door perspectiefwerking in één punt samen te komen.

Voorspellen van poollicht
Poollicht kan altijd voorkomen, als het maar donker is. Maar de waarschijnlijkheid dat het te zien zal zijn is niet altijd hetzelfde. Wij bekijken hier de kans op poollicht in Nederland in drie tijdsschalen: op jaarschaal, op seizoensschaal en op dagschaal.

• Poollichtkans op jaarschaal
  De poollichtactiviteit is nauw verbonden met de zonneactiviteit. Die is niet constant, maar vertoont een regelmatige cyclus die elke elf jaar een maximum kent. Perioden met maximale zonneactiviteit waren er rond 1989, 2000 en 2012. In de jaren rond de maximale zonneactiviteit wordt vaker poollicht waargenomen dan tijdens de jaren rond een minimum.
• Poollichtkans op seizoensschaal
  Hoewel poollicht in alle tijden van het jaar voorkomt is de kans om het te zien uiteraard groter in de seizoenen waarin het langer donker is. Er blijkt evenwel een verhoogde poollichtactiviteit te bestaan in de perioden waarin de aardse equator ongeveer op de zon gericht is, rond de equinoxen. Ruwweg kan aldus gesteld worden dat in het voorjaar en najaar de poollichtkans wat hoger ligt dan in de winter en (latent) in de zomer.
• Poollichtkans op dagschaal
  De zonneactiviteit kent buiten de elfjaarlijkse cyclus geen regelmaat. Er kan dan ook geen enkele voorspelling worden gegeven van tijdstip en datum waarop een zonneuitbarsting zal plaatsvinden en poollicht kan optreden. Voor inzicht in de actuele poollichtkans kun je de volgende stappen ondernemen:
  Let op zonnevlekken.
  De poollichtkans is groter als duidelijke zonnevlekken te zien zijn, vooral op het midden van de zon en iets rechts daarvan;
  Volg het verloop van de zonneactiviteit via websites. Er zijn diverse websites die actuele meetgegevens van de zonneactiviteit en het aardmagnetisme tonen. Let daarbij met name op de zogeheten Kp-index. Dat is een graadmeter voor de verstoring van het aardmagnetisch veld, uitgedrukt in een 9-delige schaal. Als de Kp-index 7 of hoger is is er op dat moment een reëele kans op poollicht in Nederland.

Afbeelding 6
In het midden de zon met enkele grote zonnevlekken. Links een registratie van diverse componenten van het aardmagnetisch veld gedurende een geomagnetische storm, rechts een diagram van drie-uurlijkse gemiddelden van de Kp-index.


Auteur: Peter Paul Hattinga Verschure

Zie ook:
Current Solar Data from NOAA
Poollicht monitor
Space Weather