Wie het lukt om lang wakker te blijven en een donker plekje opzoekt, kan de laatste jaren in Nederland soms het noorderlicht zien. Hoe ontstaan de zwierige kleuren die je ’s nachts aan de hemel ziet?
Sinds het weekend komen ze weer voorbij: foto's van groen en paars gekleurde luchten in Nederland. Het komt niet vaak voor dat het noorderlicht hier te zien is, maar de afgelopen jaren neemt het aantal waarnemingen toe. Hoe komt dat en hoe ontstaat het noorderlicht?
Voor het ontstaan van het noorderlicht zijn drie groepen deeltjes nodig, legt Eelco Doornbos uit. Aan het KNMI doet hij onderzoek naar het weer in de ruimte. “In de atmosfeer zitten neutrale deeltjes.” Die neutrale deeltjes vormen de eerste groep. Naast de atmosfeer wordt de aarde omhuld door de zogeheten ‘magnetosfeer’. Die ontstaat doordat de aarde, met zijn noordpool en zuidpool, eigenlijk een soort megamagneet is.
In de magnetosfeer hebben vrijwel alle deeltjes een elektrische lading, vertelt Doornbos. De magnetosfeer heeft een beetje de vorm van een spook. Denk aan een vriend waarbij je een wit laken over zijn hoofd gooit. Het hoofd is de aarde, de oren zijn de noord- en zuidpool. Het laken, oftewel de magnetosfeer, steekt oneindig ver de ruimte in.
Het waait altijd zonnewind
De derde groep deeltjes komt van de zon. “Temperaturen op de zon zijn zo hoog dat er altijd materialen loskomen van de zon en de ruimte in schieten”, vertelt Doornbos. Deze zonnewind gaat alle kanten op de ruimte in. Dus ook richting aarde. “Je leest vaak dat de deeltjes van de zon aangetrokken worden door het magneetveld van de aarde, maar dat klopt niet”, benadrukt Doornbos. De zonnewind komt de planeet aarde simpelweg tegen op zijn pad. Hoe ontstaat vervolgens het noorderlicht?
“Bij de aarde aangekomen hebben de deeltjes van de zonnewind een snelheid van vierhonderd tot achthonderd kilometer per seconde”, aldus Doornbos. Ze hebben veel energie en ze zijn geladen, net als de deeltjes in de magnetosfeer. “De deeltjes ondergaan magnetische interacties.” Daardoor ontstaat een kolkende wirwar van rondsuizende deeltjes. De zonnewind schopt de magnetosfeer danig in de war.
De zonnewind speelt vooral met het oneindig lange laken van het spook. Dat begint flink te wapperen. De deeltjes daar kunnen nu ook enorme snelheden krijgen. Het laken is met de polen verbonden en dat verklaart waarom het spektakel vooral in een ring rond de polen te zien is: het noorderlicht in het verre noorden en het zuiderlicht in het zuiden.
Botsen en flitsen
We missen nog een stap. De deeltjes in de magnetosfeer schieten alle kanten op. Dus ook in de richting van het aardoppervlak. “Rond de polen botsen de geladen deeltjes uit de magnetosfeer op de neutrale deeltjes in de atmosfeer.” Bij de klap krijgen de atmosferische deeltjes heel even een lading, waarna ze terugvallen naar neutraal. Daarbij geven ze een foton af. Die fotonen zien wij als licht. Het soort deeltje en de kracht van de botsing bepalen de kleur van het licht. Tadaa: noorderlicht.
Samengevat ontstaat het noorderlicht in drie stappen: de zon stoot geladen deeltjes uit. Die geven de deeltjes in de magnetosfeer een flinke zwiep, waardoor ze een grote snelheid krijgen en alle kanten op schieten. Het aardmagnetisch veld leidt een deel van deze deeltjes naar de polen, en daar botsen ze met de atmosfeer waarbij licht vrijkomt.
Waarom zien we het noorderlicht maar zelden in Nederland? Het noorderlicht is er vrijwel altijd, vertelt Doornbos. “Als het altijd helder weer zou zijn en je zou steeds op de goede plek op aarde zijn, dan zou je het bijna de hele tijd kunnen zien.”
In Nederland zien we het alleen wanneer er een zogeheten ‘geomagnetische storm’ aan de gang is. “Soms is er een uitbarsting op de zon.” Daarbij kunnen de deeltjes twee of vier keer zo snel de ruimte in worden geslingerd, vertelt Doornbos. Ook ontsnappen er meer deeltjes dan normaal. “Het is een soort extra wolk van extra snelle deeltjes.” Die wolken schieten vanaf de zon allerlei kanten op. Soms komen ze ook onze kant op.
Het noorderlicht gefotografeerd op het strand van Katwijk aan Zee, mei 2024.
iStock, Patrick HerzbergNoorderlicht hangt hoger
Tijdens een geomagnetische storm is het noorderlicht feller en het gaat heftiger tekeer. Dat komt doordat de deeltjes die vanaf de zon onze kant op komen met meer zijn en meer energie hebben. En er is nog iets. “De extra energie zorgt voor verhitting van de atmosfeer.” De atmosfeer zet enorm uit. Daardoor zijn er op grotere hoogte neutrale deeltjes aanwezig. “Op een niet zo bijzondere noorderlichtdag zie je het noorderlicht op honderd tot tweehonderd kilometer hoogte.” Bij een geomagnetische storm zie je licht dat op driehonderd of vierhonderd kilometer hoogte ontstaat. Daardoor is het van verre al te zien. “Bijvoorbeeld vanuit Nederland. Terwijl het op dat moment boven Noorwegen hangt.”
Heel af en toe, een paar keer in de afgelopen twintig jaar, ontstaat het noorderlicht in de lucht recht boven Nederland, vertelt Doornbos. Bij een sterke geomagnetische storm eisen de deeltjes van de zonnewind meer plaats op: de ring rond de polen waarin het licht ontstaat, wordt groter en kan zo Nederland bereiken. “De activiteit van de zon heeft een cyclus van elf jaar. We zitten nu in een zonnemaximum.” Het verklaart waarom we de laatste jaren ook in Nederland het noorderlicht kunnen zien. “Over zes jaar zal dat veel minder zijn”, voorspelt Doornbos. Geniet er dus nog maar even van, nu het kan. Misschien toch maar eens een nachtje wakker blijven. En een donkere plek opzoeken.