Noorderlicht 24-10-2011

In de vroege ochtend van 22 oktober deed zich een krachtige explosie op de Zon voor. Deze resulteerde in een CME (Coronal Mass Ejection) waarbij een grote massa aan plasma de ruimte in werd geslingerd, deels richting Aarde.

Hieronder ziet u een geanimeerde weergave van de opnames door de SOHO-satelliet in de eerste uren na de explosie. De Zon is afgedekt door een schijf om overbelichting te voorkomen. We zien mooi hoe de wolk met geladen deeltjes de ruimte in wordt geslingerd.

cme_c2_strip

Op basis van dit soort opnames kunnen ruimteweervoorspellers ook een (ruwe) inschatting krijgen over de vertreksnelheid van de wolk. Deze kan tussen 500km/sec en (in extreme gevallen) 2000km/sec zijn. De wolk met geladen deeltjes had in dit geval een vertreksnelheid van bijna 1000km/sec en deed er uiteindelijk 41u over om de 150 miljoen kilometer tussen de Zon en Aarde te overbruggen.


Deze CME werd overigens niet veroorzaakt door een explosie uit een zonnevlek, maar door de explosie van een onstabiel filament.

Zo'n fillament is als het ware een gordel van plasma die zich onder een boogvorm aan het oppervlak van de zon bevindt. Die boog geraakte vanwege complexe magneetvelden overspannen waarna de boog uiteindelijk brak en de materie waaruit hij bestond de ruimte in werd geslingerd.

Vanwege de positie in het midden van de Zon zijn hiervan geen duidelijke filmpjes te zien, maar het kan vergeleken worden met deze gebeurtenis op 22 november 2010 aan de rand van de Zon vanuit ons zichtsveld:

unwind512archief

Op basis van de SOHO-opnames kan men dus een inschatting maken voor het tijdstip waarrond de CME op Aarde verwacht wordt. Vaak wordt echter een marge van +/-7h toegepast vanwege vele onzekere factoren. Afhankelijk van het ruimteweer voorafgaand aan de explosie kan de wolk bijvoorbeeld in meerdere of mindere mate worden afgeremd onderweg. Naast de ruwe inschatting van de vertreksnelheid levert dat over een afstand van 150 miljoen kilometer dus al een groot tijdsslot op waarin de wolk verwacht kan worden. De eerste 24u-36u na de explosie kunnen we verder niets meer doen dan afwachten.

Tussen de Zon en de Aarde hangt echter nog een handig instrument dat ons op Aarde waarschuwt wanneer de wolk in aantocht is. De ACE-satelliet bevindt zich namelijk op zo'n 1,5 miljoen kilometer van de Aarde en heeft heel wat instrumenten aan boord om het karakter van de zonnewind in kaart te brengen. Afhankelijk van de snelheid doet de zonnewind er na het bereiken van de ACE-satelliet uiteindelijk nog ongeveer een uurtje over om onze aardse atmosfeer te bereiken.

Vooraleer het eigenlijke schokfront de ACE satelliet bereikt zien we de dichtheid aan hoogenergetische protonen al gestaag oplopen.

Epam_p_3d

De uiteindelijke aankomst van het schokfront zien we in de sprong die de zonnewindsnelheid maakt. Dit gebeurde rond 19UTC en is te zien in onderstaande rode grafiek waarin de zonnewindsnelheid springt van 350km/sec naar 500km/sec. De wolk heeft dus nog ongeveer de helft van de snelheid overgehouden waarmee ze op de Zon is vertrokken.

Swepam_3d

Vervolgens is het interessant hoe de polarisatie van het IMF eruit ziet. Hoe negatiever Bz, hoe beter de interactie met het magneetveld van de Aarde en hoe meer deeltjes er in onze atmosfeer zullen weten binnen te dringen.

Mag_3d

0Mag_swe_24h

We zien dat Bz zich in de gele grafiek erg grillig gedroeg, maar periodiek erg negatief was. Op basis hiervan kon je verwachten dat de kans op noorderlicht over een klein uur, wanneer de deeltjes op Aarde arriveren, alweer wat gegroeid is. Heel misschien ook in België, maar dat valt steeds af te wachten.  

Er bestaan overigens heel wat verschillen grafieken waaruit deze parameters kunnen worden afgelezen, zoals ook onderstaande weergave waarin de combinatie van Bz en zonnewindsnelheid valt af te lezen. Hoe verder de meetwaardes in het rode gebied komen, hoe groter de kans op noorderlicht.

solarwind

Ook de sterkte van het magneetveld Bt dat de zonnewind met zich meedraagt is een maat voor de druk die het magneetveld van de Aarde kan ondervinden. Deze was niet onaardig, maar ook weer niet extreem.

bt.phpGrafiek: poollicht.be


Uiteindelijk is het dan wachten tot de magnetometers hier op Aarde uitslaan. Hoe sterker het magneetveld verstoord wordt, hoe meer deeltjes er in onze atmosfeer kunnen binnendringen en hoe groter de kans op noorderlicht. Hoe negatiever de X-waarde, hoe beter. De ervaring leert dat een X-waarde beneden -1000 de kans op noorderlicht in België reëel maakt.

We kunnen ons bijv. baseren op de magnetometer in het Zweedse Kiruna. We zien dat de waardes vanaf 19UTC licht onstabiel worden,

rtplot_flux2_abs

Uiteindelijk begint de X-waarde rond 23UTC aan een steile duik om rond 00UTC dan echt tot beneden -1000 uit te komen. Dit betekent dus dat er een degelijke kans is op noorderlicht in België:

rtplot_flux2_abs2

In feite is het wel beter om een magnetometer dichter bij huis te volgen, want een verstoord magneetveld in Zweden betekent niet altijd dat het magneetveld bij ons ook voldoende verstoord is. Daarom is het beter om de magnetometer van Lier te volgen.

Dit vertaalde zich ook naar een hoge Kp-waarde. Deze quasi-logaritmische waarde is een computervoorspelling van de mate waarin het aardse magnetische veld kan verstoord geraken, en dus bij uitbreiding een indicator voor de kans op poollicht.

Vanaf een Kp-waarde van 7 maken we in België kans op noorderlicht.

geomag-kp


Helaas lagen op dat moment heel wat Belgen te slapen, inclusief ondergetekende.

In Duitsland is vermoedelijk een alarmsysteem in werking getreden waardoor heel wat liefhebbers de hele nacht gewaakt hebben. (of zij misschien moesten zij niet gaan werken de volgende dag ;-)) Hieronder een kaartje met plaatsen waar noorderlicht werd waargenomen:

11-10-24a

Afhankelijk van de fotocamera waarover met beschikte leverde dat toch wel aardige tot zeer fraaie opnames op. Voor het blote oog zal het allemaal minder zichtbaar geweest zijn, maar het gebeurt helaas slechts zelden dat noorderlicht zo zuidelijk zichtbaar is.

Maar vooral in de VS was het tijdstip van de storm nog beter voor een prachtige noorderlichtdans.

Op deze satellietopnames zien we in het geel de plaatsen waar om 01:40UTC noorderlicht te zien was. De poollichtovaal bevond zich toen tussen 57 en 47°NB, wat bijzonder zuidelijk is. Vanwege het feit dat het noorderlicht zich tussen 100 en 300km hoogte afspeelde was dit nog een heel pak zuidelijker zichtbaar. Er is zelfs vanuit New Mexico melding gemaakt van noorderlicht.

Paul-McCrone-298639

Copyright Paul McCroone, Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center (FNMOC) in Monterey CA, USA

 

Om 23:58UTC reikte de ovaal zelfs even tot beneden 45°NB.

Paul-McCrone-315847

Je ziet dus ook dat de ovaal niet overal even zuidelijk reikt. Dat heeft te maken met de stand van de aardas t.o.v. de Zon.

Foto van Alex Roberts uit Missouri, op amper 37,5°NB:

Als je je dan bedenkt dat Brussel zich op bijna 51°NB bevindt, dan kan je je wel even achter de oren krabben. Wel is het zo dat de VS geomagnetisch bevoordeeld is t.o.v. Europa. Het noorderlicht kan daar dus makkelijker zuidelijker doordringen dan bij ons.

 

Meer foto's via deze link (Spaceweather)

 

Nu is het wachten op nieuwe kansen. En die zullen er vast en zeker weer komen! We evolueren namelijk naar een nieuw maximum in de 11-jaarlijkse zonnecyclus, en de activiteit is de afgelopen maanden na een onverwacht lang minimum spectaculair toegenomen.

ssn_predict_l

 

Ruben Weytjens