Bz, onze Noorderlichtradar - Ruben Weytjens

Deze materie zal voor iemand die er voor het eerst mee geconfonteerd wordt misschien nogal overweldigend zijn, maar aan de hand van voorbeeldjes denk ik dat het allemaal wel stilaan duidelijk wordt.


Waarom noorderlicht willen voorspellen?

Bij het opstellen van mijn weersverwachtingen zou ik me er dagelijks gemakkelijk vanaf kunnen maken met te stellen dat de kans 90% bedraagt dat het op een bepaald tijdstip droog zal zijn. Het regent statistisch gezien gemiddeld immers slechts 10% van de tijd in Limburg.
Maar daarmee zou ik natuurlijk worden weggelachen omdat de bevolking weet dat het mogelijk is om het weer nauwkeuriger te verwachten.
Ten eerste via de weerkaarten dagen voordien, en ten tweede via de buienradar uren en minuten voordien. Men wil weten wanneer het gaat regenen.
En dus maak ik nauwkeurige weersverwachtingen, door gebruik te maken van deze hulpmiddelen die vrij beschikbaar zijn dankzij het wereldwijde web.

In Tromsø bijvoorbeeld geldt volgens waarnemers dat er gedurende 90 tot 95% van de heldere nachten wel eens kort of langdurig noorderlicht kan worden waargenomen.
Je zou daarmee vrede kunnen nemen en op een heldere nacht gaan zitten wachten tot het verschijnt. Want je hebt 9 kansen op 10 dat er over een tijdspanne van pakweg 12u wel eens noorderlicht verschijnt. Of je zou de beschikbare hulpmiddelen kunnen gebruiken die je toelaten om het noorderlicht (vrij) nauwkeurig te voorspellen...

Zoals daar ten eerste de activiteit op de Zon is, een beetje vergelijkbaar met de weerkaarten. Eventuele uitbarstingen of coronale gaten geven je een idee van de mate van activiteit die je over een aantal dagen mag verwachten.
En ten tweede kunnen we de meetgegevens van een satelliet op 1,5 miljoen kilometer van Aarde gebruiken als een soort noorderlichtradar, zoals de buienradar ons dus ook vertelt wanneer er een bui zit aan te komen.
Je kan dan in afwachting van gunstige onstandigheden op een bitterkoude winteravond nog even een saunabezoekje meepikken, of bijvoorbeeld een worstje grillen naast een verwarmend open vuurtje. Zonder dat je dus vruchteloos naar de hemel staat te staren en kou hebt alvorens de show echt zou beginnen...
En als het al laat wordt en er zit geen beterschap in kan je natuurlijk ook een uurtje tot anderhalf uur slaap winnen.


Interpretatie van de 'noorderlichtradar'

Het is dan alleen nog zaak om die meetgegevens te kunnen interpreteren, want helemaal 'straight forward' zoals bij de buienradar is het bij noorderlicht helaas niet. Er zijn namelijk meerdere factoren in de zonnewind die bepalen of er noorderlicht zal zijn of niet.
De 4 belangrijkste zijn: De Bz-waarde, de Bt-waarde, de dichtheid van de geladen deeltjes en de snelheid van de zonnewind.
Je hebt toch wel wat ervaring met de interpretatie nodig om alles op een hoopje te gieten en daaruit de exacte noorderlichtkans onder alle omstandigheden af te leiden.
Zelf kijk ik bijna dagelijks naar de meetgegevens, en dankzij de webcambeelden in het hoge noorden heb ik in België leren inzien wat er nodig is voor noorderlicht in het hoge noorden. Maar de ervaring leert dat alles heel vaak staat of valt met een negatieve of positieve Bz-waarde.

Wanneer er geen dichte plasmawolken (uit zonnevlekken of filament erupties) onderweg zijn vormt de Bz-waarde dus de belangrijkste parameter voor noorderlichtkansen in het hoge noorden. Deze polariteit van het magneetveld van de zonnewind bepaalt namelijk de mate waarin de geladen deeltjes uit die zonnewind kunnen doordringen in het magneetveld van de Aarde, om vervolgens naar onze atmosfeer te kunnen worden geleid en daar het noorderlicht te veroorzaken.
Hoe negatiever (=zuid) deze waarde, hoe makkelijker dat lukt.
Daarnaast draagt de sterkte van het magneetveld van de zonnewind Bt ook wel een steentje bij.
Kort door de bocht gesteld: Bij hoger deze Bt-waarde, hoe minder negatief de Bz moet zijn om de deeltjes naar onze atmosfeer te kunnen geleiden.
Wanneer er een dichte plasmawolk op de Aarde inbeukt is de Bz-waarde dan weer van minder belang.


De praktijk

Een mooi voorbeeld bij rustige omstandigheden zien we in de nacht van 1 naar 2 januari in Tromø. Het was helder, en dus zou je op basis van statistiek een noorderlichtkans van 90% kunnen geven. Toch heb ik die avond de noorderlichtkans op slechts 35% ingeschaald voor Tromso. Zie kaartje:

dag1 nlbew


Waarom zo laag? Wel, reeds de hele dag was de Bz-waarde positief geweest, met bovendien een zeer lage Bt-waarde.

Mag 24h1854

Deze parameters worden dus op 1,5 miljoen kilometer van de Aarde gemeten. Een eventuele verstoring van het aardmagnetisch veld als gevolg van deze parameters meten we op Aarde middels de zogenaamde magnetometers. Dat gebeurt bij een zonnewind van 300km/sec ongeveer 83 minuten later.
Voor Lapland gebruik ik vaak de magentometer van Kiruna, omdat ik door jarenlange ervaring weet hoe ik de afwijkingen van deze meter moet interpreteren.
Maar die avond was er dus nauwelijks beweging te zien in de metingen van de magnetometer in Kiruna.

rtplot flux2 abs2314
Ter vergelijking: zo ziet een meting eruit wanneer het magneetveld van de Aarde zwaar verstoord wordt: (14 november 2012)
8112012143835


Zolang die ongunstige omstandigheden zouden aanhouden was er zo goed als geen kans om visueel noorderlicht van betekenis te kunnen waarnemen. Eens even een flauw groen veegje is natuurlijk nooit helemaal uitgesloten, maar de 35% had ik gereserveerd voor het geval de Bz-waarde in de loop van de nacht plots negatief zou duiken. Helaas is dit nooit te voorzien omdat we geen meetinstrumenten dichter bij de Zon hebben dan de ACE-satelliet op 1,5 miljoen kilometer van Aarde.

Uiteindelijk was er op het webcambeeld van Tromso dan ook de hele nacht geen noorderlicht te bespeuren. Na 23u verscheen de Maan en zien we hoe het maanlicht voor minder contrast zorgt en eventueel zwak noorderlicht al helemaal niet meer zichtbaar zou zijn:

16u46:

17u47

18u47:

latest1942

21u18:

latest2218

22u14:

latest2314

00u50:

20130102005042


5u05:

20130102050512

Ter vergelijking: zo ziet het er uit wanneer het los gaat:

latest 2239 tromso corona

00000002

20121209221710


Wanneer we dan op 2 januari 's ochtends naar de meetgegevens kijken, dan zien we dat Bz rond 4u30UTC plots negatief is gesprongen.
Dat betekent 5u30 Noorse (Tromsø) tijd. Vervolgens moet dus nog de 1,5 miljoen kilometer tussen de satelliet en Aarde worden overbrugd, wat bij de zonnewind rond 300km/sec dus nog eens 83 minuten zou duren. Dan komen we dus al uit op bijna 7u lokale tijd alvorens eventueel voldoende deeltjes in onze atmosfeer worden toegelaten om zichtbaar noorderlicht te produceren. Helaas werd het toen alweer te licht voor noorderlicht...

Mag 24h9u

Het is dan weer wachten tot het donker wordt en hopen dat Bz nog steeds negatief is.


Wanneer we dan op 2 januari om 15u30 naar de stand van zaken kijken, dan zien we dat Bz nog steeds negatief is, en dat Bt bovendien ook wat verder is toegenomen.
Mag 24h1530
Dit verhoogt dus drastisch de kansen op noorderlicht. Op dit moment is de kans op noorderlicht dan ook 100% in Tromso en zelfs zuidelijker tot de regio's rond de poolcirkel.

Vandaar ook geen statistische 90% in mijn verwachting, maar 100% voor Tromsø. Indien helder natuurlijk...

dag2 nlbew


Op het webcambeeld van Spitsbergen was reeds in de vroege namiddag noorderlicht tussen de wolken door zichtbaar:

latest1340

Ook op de webcam van Alaska was namiddag noorderlicht te zien doorheen de sluierbewolking:

20130102044200 PFRR M

Ook de rest van de avond was Bz meestal negatief, wat dus vanwege de zwakke zonnewind resulteerde in een vrij zwakke verstoring van het aardmagneetveld, maar voldoende om in het hoge noorden noorderlicht te veroorzaken.

Mag 24h2353

rtplot flux2 abs 2353
In Zweden was het helder:

0Untitled-1

0201301022220

En uiteindelijk kwam het noorderlicht ook in Tromsø door het wolkendek tevoorschijn:

20130102212040

20130102223510


En om het verhaal helemaal compleet te maken:

Na middernacht verdween het noorderlicht weer vanwege een aanhoudend positieve Bz-waarde. Ook de Bt-waarde zakte naar slechts 2-3nT. Zie grafiek:

Mag 24h8u453-1


We zien dan ook de magnetometers op Aarde weer tot rust komen:

rtplot flux2 abs
En het noorderlicht verdween:

0201301030150

20130103030010



Besluit: Sowieso blijft een heldere hemel de eerste vereiste om noorderlicht te kunnen zien. Zoals wolken een eerste vereiste zijn om regen mogelijk te kunnen maken. Maar vervolgens moeten de zonnewindparameters ook nog meewerken om dat noorderlicht mogelijk te maken. De Bz-waarde leert ons ruim op tijd wanneer het noorderlicht mogelijk of onmogelijk zal zijn. Net zoals de buienradar en satellietbeelden ons tijdig waarschuwen wanneer er een bui zal vallen.


Ruben Weytjens