Het noorderlicht: De quantumversie van de regenboog
[2019-02-15] Je hebt vast een vriend(in) of collega die op een zeker moment terugkwam van een reis en daarna liep te pochen met foto’s van het noorderlicht. Op zulke foto’s zie je al gauw groene golven – soms zelfs met een vleugje paars – die zich uitstrekken over pittoreske Scandinavische huisjes of simpelweg de hele hemel opslokken. Je zou kunnen zeggen: prachtig die mystiekheid, maar de werkelijkheid is nog mooier: het is natuurkunde!
De regenboog van quantumdeeltjes
We kennen allemaal wel de regenboog. Je weet vast dat dit kleurrijke fenomeen als voorwaarde om te bestaan heeft dat er regendruppels in de lucht moeten zijn en voldoende lichtstralen. De reden hiervoor is dat de lichtstralen verstrooiien op de regendruppels en als gevolg de kleuren uitwaaieren die wij dan als regenboog herkennen.
[foto: https://en.wikipedia.org/wiki/Aurora#/media/File:Aurora_Australis_From_ISS.JPG]
Het noorderlicht steunt op een lastiger mechanisme. Laten we beginnen door te zeggen dat net zoals de regenboog, het noorderlicht ook de zon nodig heeft om te bestaan. Het is echter niet het licht dat het noorderlicht gebruikt, maar de stroom van kosmische deeltjes die de zon over de aarde uitstort. Dit zijn deeltjes die we kennen dankzij de quantummechanica.
Einstein en het aardmagnetisch veld
Wees trouwens niet bang voor de kosmische de deeltjes. Deze worden geabsorbeerd door atomen in onze dampkring en zijn daardoor onschadelijk. Maar er moet natuurlijk iets gebeuren met de energie van deze kosmische deeltjes? De energie van deze deeltjes wordt dankzij het fotoelektrischeffect (Het quantumeffect waar Einstein de Nobelprijs voor heeft gewonnen!) door de atomen in onze dampkring omgezet in fotonen, oftewel: licht. Het is dat licht dat wij herkennen als Noorderlicht!
De stroom van kosmische deeltjes die de zon op ons, en de rest van het heelal, afvuurt blijft niet altijd hetzelfde. Hoe meer deeltjes, hoe meer (noorder)licht! Maar wat hebben wij in Nederland misdaan om dit zelden tot nooit te mogen aanschouwen bij ons thuis? Niets natuurlijk. Het noorderlicht is het sterkst op de noordpool doordat het aardmagnetisch veld daar ook de magnetische noordpool heeft (kijk hier voor meer uitleg; oud artikel). De magnetische noordpool trekt simpelweg sterker aan de kosmische deeltjes dan Nederland. Hoe meer deeltjes, hoe meer noorderlicht. Hoe verder van de pool je af bent, hoe meer pech je hebt.
Vijftig tinten groen en het zuiderlicht
Gezien de argumenten die we hebben gegeven voor de werking van het noorderlicht, is het waarschijnlijk niet moeilijk om te beredeneren dat er ook een zuiderlicht moet zijn. Immers, zit daar ook niet een magnetische pool van de aarde? En dat klopt ook. Het zuiderlicht, dat ook wel aurora australis heet, als tegenhanger van de welbekende aurora borealis, verschijnt op dezelfde wijze als het noorderlicht. Is dan zelfs de kleur hetzelfde?
De kleur van het noorderlicht en zuiderlicht wordt veroorzaakt door de samenstelling van de atmosfeer, oftewel: de hoeveelheid en type atomen die licht uitzenden als gevolg van kosmische straling. Op aarde zorgt zuurstof ervoor dat auroras er overwegend groen uitzien. Rodige en blauwige effecten worden door stikstof veroorzaakt. Aangezien de dampkring op aarde dezelfde samenstelling kent, ziet het zuiderlicht er dus hetzelfde uit als het noorderlicht.
Dus als je voortaan van een vriend(in) of collega foto’s van het Noorderlicht triomfantelijk in je gezicht geschoven krijgt, weet je dat je teleurgesteld kan reageren: ”O.., lijkt toch wel heel veel op het zuiderlicht..”.
Mocht je bang zijn om niet helemaal op de hoogte te blijven van deze blog? Vrees dan niet! Geef je email-adres hierboven op en alles komt goed.
Figuur gemaakt en beschikbaar gesteld door Freepik via flaticon