VERON A63
Friese Wouden
____________

VERON afdeling Friese Wouden
Afdelingsblad 'CQ Friese Wouden'

(red)

Inleiding

De opkomst van radio in de 20ste eeuw bracht aan het licht dat het noorder- en zuiderlicht de radioverbindingen verstoort. In de 30-er jaren werd dat door enige expedities op de pool, maar vooral ook door zendamateurs, opgemerkt. Spoedig ontdekten de zendamateurs dat op de VHF en HF via aurora gescatterd kon worden, iets wat nu nog steeds een manier is om DX te plegen. De oorzaken en mechanismen bleven echter onduidelijk.

Tot 1960 wist men wel dat er deeltjes tegen de ionosfeer botsten, maar waar vandaan die kwamen en waarom was een raadsel. De laatste 20 jaar is het beeld veel nauwkeuriger geworden en vooral de satelieten die na 1965 gelanceerd werden leverden een schat aan gegevens op over de oorsprong van de deeltjes die aurora veroorzaken.

Deeltjes en velden

Het begin van aurora heeft te maken met de zonnewind. De zonnewind bestaat uit de door de zon uitgestoten of verloren gegane deeltjes, voornamelijk electronen en protonen. Om aan de zwaartekracht van de zon te ontsnappen is toch nogal wat nodig. De ontsnappingssnelheid van de zon is nabij haar oppervlak ruim 600 kilometer per seconde. In een heet gas bewegen de moleculen en atomen zich met grote snelheden en chaotisch door elkaar. Niet alle deeltjes zullen even snel zijn, maar het gemiddelde van hun snelheden hangt duidelijk samen met de temperatuur van het gas. Hoe heter, hoe sneller de deeltjes zijn. Nu is het oppervlak van de zon circa 6000 graden, wat veel te laag is om de zonnewind te veroorzaken. Wat is dan wel de bron van de snelle deeltjes?

Bij een rustige zon komt eigenlijk alleen de zonnecorona in aanmerking. De corona is een ijle gaswolk rond de zon met een temperatuur van twee miljoen graden. Bij die temperatuur is een paar procent van de deeltjes snel genoeg om aan de zon te ont- snappen. Is de zon onrustig, zoals tijdens een zonnevlekken-maximum, dan is de bron een heel andere: spectaculaire zonnevlammen slingeren met grof geweld grote wolken deeltjes van de zon. Snelheden van gemiddeld 3000 km. per seconde komen voor.

De zon heeft een sterk magnetisch veld. De zonnewind heeft door zijn grote geleidbaarheid de eigenschap om de magneetvelden van de zon met zich mee te nemen. Die geleidbaarheid kan men vergelijken met de geleidbaarheid van de vacuum electronenbuis. Daar de zon om zijn eigen as draait, draaien de uitgestoten velden met de zon mee. Op enige afstand van de zon geeft dit een vreemd beeld te zien; door de rotatie van de zon worden de veldlijnen kromgetrokken. De ene keer is de orientatie van het uitgestoten veld "zuid", dan weer "noord". Dit spiraalvormige, in sectoren (vandaar zuid/noord) opgedeelde roterende magneetveld wordt het interplanetaire veld genoemd.

Het is gebleken dat dit veld niet statisch is. Zonnevlammen drukken hun stempel op het geheel en bij een groot aantal zonnevlekken kan dit interplanetaire veld verdronken worden door de vele uitbarstingen. Verder is het interplanetaire veld alleen in sectoren opgedeeld in de schijf die met de planeten samenvalt. Recente Jupiterreizen toonden aan dat boven het vlak waarin alle planeten zich bevinden, de sectorindeling niet aanwezig was. In ieder geval is het interplanetaire veld belangrijk, omdat een aurora ,,getrigger'' kan worden door een sectorwisseling van het veld bij de aarde. Dit kan het gevolg zijn van een zonnevlam, maar ook een gewone noord-zuid omwisseling van het interplanetaire veld.

Wat er vervolgens met de geladen deeltjes bij de aarde gebeurt kan worden verklaard aan de hand van wat algemene eigenschappen van deeltjes, die zich in een magnetisch veld bewegen. Schieten we nu een geladen deeltje in een magnetisch veld, dan zal het deeltje een lorenzkracht ondervinden. Een geladen deeltje dat zich beweegt is een stroompje en wekt een magnetisch veld op, dat een kracht ondervindt van het al aanwezige magneetveld.

Heeft het deeltje een snelheid V en loopt het een constant magneetveld van sterkte B binnen, dan is de lorenzkracht F zowel loodrecht op B als op V. Staat dan V ook nog loodrecht op B, dan is F een centripetaalkracht en het deeltje gaat in cirkels rondlopen. Is V niet loodrecht op B, dan doorloopt het deeltje een schijfvormige baan. De circelbeweging is dan aangevuld met een beweging evenwijdig aan B. Het veld van de aarde neemt af naar mate men zich van de aarde verwijdert.

Bekijk je een grafische voorstelling van dit aardmagnetisch veld, dan lijkt dit veld op een dipool met in het centrum de aarde. De staafmagneet die je dan als zodanig kunt voorstellen, staat echter niet rechtop, maar maakt een hoek van ongeveer 11 graden met de aardas, zodat de magnetische noordpool in Noord-Canada ligt. In elk geval lopen de magnetische veldlijnen van pool naar pool. Boven de evenaar lopen de veldlijnen evenwijdig aan het oppervlak van de aarde, op de magnetische polen staan deze veldlijnen loodrecht op het oppervlak.

Met name bij de polen dus wordt het veld sterker, naarmate men het oppervlak vanuit de ruimte nadert. Voor de deeltjes is dit belangrijk, de bewegende deeltjes worden in spiralen rond de veldlijnen gedwongen. Bij de pool wordt het veld steeds sterker, omdat de lijnen naar de aarde toegaan en wordt de beweging langs die lijnen steeds meer afgeremd en tenslotte keert het deeltje om en circelt om de veldlijnen weer naar de andere pool en vica versa. Bij de polen fungeert het veld als een magnetische spiegel die de deeltjes dus tussen de polen heen en weer stuurt. Eruit kunnen ze niet omdat de velden ze vasthouden. De deeltjes zijn opgesloten.

Het is gebleken dat de meeste opgesloten deeltjes ver boven de ionosfeer zich in twee gordels ophopen. Deze zijn genoemd naar hun ontdekker en heten ,,van Allen'' gordels. Een logische vraag is natuurlijk hoe de zonnewind aan de magneetvelden van de zon kan ontsnappen. De deeltjes lopen daar immers door magnetische velden ? De clou is dat de meeste deeltjes daar een snelheid V hebben die parallel loopt aan B als ze ontsnappen. De lorenzkracht F = QVBsinA (dit is een formule) hangt dus af van de hoek A tussen V en B. Staat V evenwijdig aan B dan is A gelijk aan nul en is F ook nul. De deeltjes worden niet vastgehouden.

Bij zonnevlammen is dat vaak anders. Uit het bovenstaande is te zien dat de aanstormende deeltjes bij de aarde zich anders zullen gedragen dan in de vrije ruimte.

Een van de gevolgen van de polen is het naar polen dirigeren van deeltjes. Omgekeerd is er invloed van de deeltjes die hun eigen veld meenemen op de aarde. Op enige afstand van de aarde gaat het aardmagnetisch veld over in het interplanetaire veld en het veld van de aarde wordt door de aanstormende zonnewind ingedrukt aan de zonkant en uitgerekt aan de nachtkant.

Bron: CQPA uit 1983, art. van PE1CUX. ( in 1996 uitgez. door PI4DEV )