Nowcasten 8 maart

Zouden we op donderdagavond 8 maart eindelijk nog eens het noorderlicht te zien krijgen in België? Iedere liefhebber wachtte in spanning af na de krachtige explosies op de Zon in de nacht van dinsdag op woensdag 7 maart.

Enkele voorwaarde om op onze breedtegraad noorderlicht te krijgen:

1) Een krachtige explosie op de Zon die een CME in onze richting stuurt waardoor een hoge zonnewind met een sterk magneetveld op de magnetosfeer rond de Aarde kan inbeuken.

2) Een zuidelijk georiënteerd interplanetair magneetveld (negatieve Bz-waarde) waardoor er een optimale koppeling kan geschieden met het magneetveld rond de Aarde.

3) Helder weer want het noorderlicht speelt zich af vanaf ongeveer 80km en hoger, boven eventuele bewolking dus.

 

In mijn vorige artikel heb ik beschreven dat aan punt 1 waarschijnlijk voldaan is. Hoewel de uitbarsting niet vol richting Aarde georiënteerd was duidde de full-halo erop dat toch een CME-impact te verwachten was. Over het tijdstip van de impact bestond meer onduidelijkheid aangezien de snelheid van zo'n CME moeilijk te bepalen is en we onderweg geen instrumenten hebben om die snelheid te meten. De afstand Zon-Aarde bedraagt ongeveer 150 miljoen kilometer. Pas wanneer de schokgolf de ACE satelliet op 1,5 miljoen kilometer van de Aarde bereikt kunnen we karakteristieken van die zonnewind meten, tenzij de gegevens onbetrouwbaar zijn geworden vanwege de protonenstorm die veroorzaakt werd door de zonnevlam. Na detectie door ACE duurt het afhankelijk van de snelheid nog tussen de 25 en 55 minuten vooraleer de schokgolf de Aarde bereikt.

We konden echter reeds zien dat de gegevens over de snelheid en dichtheid van de zonnewind onbetrouwbaar waren geworden. Deze metingen werden al enkele uren na de uitbarsting verstoord als gevolg van hoogenergetische protonen die tegen zeer hoge snelheid (veel sneller dan de materie in de CME) de ruimte in werden geslingerd tijdens de zonnevlam.

Gelukkig deden andere metingen het wel nog steeds, zoals de Bz en de dichtheid van de hoogenergetische protonen.

In feite kunnen we uit de meting van de hoogenergetische protonen al afleiden of de schokgolf in de buurt van ACE komt. Zodra deze meting een duidelijke toename aangeeft zal het niet lang meer duren alvorens de schokgolf passeert. Dat zagen we donderdag 8 maart tussen 10UTC en 11UTC gebeuren:

Epam_p_6h1154

En uiteindelijk bereikte het schokfront om 10u45UTC dan ook de ACE-satelliet. Dit was oa. herkenbaar aan de toename van de sterkte van het IMF Bt. Ook kwam er een sprong in de oriëntatie van het IMF Bz, welk zeer sterk noordelijk werd.

bzbt

Een half uurtje later bereikte het schokfront vervolgens de Aarde, maar vanwege de zeer noordelijke oriëntatie van het IMF werd het magneetveld van de Aarde niet sterk verstoord. Er was wel wat beweging te zien op de magnetometers, maar veel stelde het niet voor:

(figuur volgt later)

De Kp-waardes, welke een maat zijn voor de verstoring van het magneetveld rond de Aarde, bleven dan ook beperkt tot 4 a 5, wat aangeeft dat er op onze breedtegraad geen kans was om het noorderlicht waar te nemen.

Ervaren ruimteweervoorspellers en noorderlichtfanaten wisten echter dat een omslag in de oriëntatie van het IMF toch nog tot noorderlicht zou kunnen leiden. Bovendien konden we mogelijk nog een 2de impact verwachten later op de dag of in de nacht naar vrijdag. Het is afwachten en geduld koesteren.


Het weer zou in ieder geval meewerken, zo bleek uit de laatste prognoses van de belangrijkste weercomputers.

Clipboard02

Tegen de avond bleek dat de wolkenresten inderdaad werden opgeruimd en dat het helemaal helder werd.

 

Aan punt 1 en punt 3 was dus voldaan. Helaas hebben we ook punt 2 nodig om noorderlicht in België mogelijk te maken.

Maar die Bz wilde maar niet meewerken. Deze parameter is nauwelijks tot niet voorspelbaar en kan op elk moment veranderen. Maar net wanneer dat moest gebeurde bleef de oriëntatie van het IMF koppig noordelijk gericht.

solarwind2045

De meting van de zonnewindsnelheid was nog steeds onbetrouwbaar (grafiek geeft 300km/sec aan, in werkelijkheid was het 750km/sec) maar dat maakte niet uit. We hadden genoeg aan de andere parameters om te beseffen dat er niet veel meer nodig was om noorderlicht boven België mogelijk te maken.

De magnetometers waren dan ook erg onrustig:

lycksele2017

Ter vergelijking de rusttoestand in de ochtend vooraleer het schokfront arriveerde: (de avond voordien was het ook al onrustig als gevolg van een eerdere, zwakkere impact)

lycksele628

Terwijl de Kp-waarde ondertussen door de druk op de magnetosfeer in de avonduren verder opliep naar 6 was het nagelbijten voor de poollichtfanaten in afwachting van die omslag van Bz. Want vanaf een Kp van 8 is de kans op visueel noorderlicht reëel. Een half uurtje Bz rond -10 zou wellicht voldoende zijn.

geomag-kp.150dpi2017

In deze grafiek zien we ook nog de hoge Kp-waardes van woensdag 7 maart, als gevolg van een eerdere impact van een zwakkere CME. Maar ook toen liep de Kp al hoog op, als gevolg van de negatieve Bz...

Rond 20:35UTC (21u35) werd dan even valse hoop gecreëerd toen Bz plots uitweek tot -15, maar reeds enkele minuten later bleek dit slechts een plaagstoot te zijn geweest en vanaf dan bleef de Bz nagenoeg stabiel positief.

Mag_2h23u

In bovenstaande grafiek zien we ook dat het IMF met een sterkte van 20 tot 30nT (rode lijn) sterk weegt op onze magnetosfeer. (in rustige omstandigheden bedraagt deze waarde pakweg 5nT) Maar de magnetosfeer slaagt er dus dankzij de gelijke polariteit in om de indringers in grote mate af te stoten.

 

Een uitslag van de X-parameter in het magnetogram van Kiruna wordt voor ons interessant vanaf -500 tot -1000 leert de ervaring. Tussen 21UTC en 23UTC fluctueerde deze waarde wel een poosje tussen -100 en -400, maar verder geraakten we dus niet. (Omdat Bz niet wilde meewerken)

rtplot_flux2_abs2343

Op de webcams was wel te zien hoe zich boven de poolcirkel noorderlicht afspeelde onder de vorm van gordijnstructuren die typisch zijn voor een verstoorde magnetosfeer, maar veel zuidelijker dan de poolcirkel geraakte dat noorderlicht dus niet:

0latest2334

0latest_raw2333

Meer zelfs, ook daar werd het snel weer rustig:

0latest_raw2342

 

Op vrijdagochtend zien we dat de magnetometers daarna een poos rustig zijn gebleven, tot pakweg 3UTC (4u Belgische tijd). Tussen 3:45UTC en 4:45UTC (4u45 - 5u45) is het magneetveld bij Kiruna vervolgens sterk verstoord geweest met waardes tussen -800 en -1200 voor de X-waarde.

rtplot_flux2_abs730

Dat was het gevolg van - jawel -  een plots negatieve Bz. In onderstaande (gele) grafiek is mooi te zien hoe de Bz vanaf 1UTC (2u) negatief is geworden, met een serieuze dip tussen 2:30UTC en 3UTC. (3u30-4u)

Mag_24h740

Zoals eerder vermeld gebeurt bovenstaande meting dus door de ACE satelliet, en duurde het vervolgens in dit geval een slordige 40 minuten vooraleer de zonnewind met negatieve Bz de Aarde bereikte. Vandaar dus ook de sterke verstoring van de magnetosfeer tussen 3UTC en 6UTC.

Of in die periode ergens noorderlicht is waargenomen vanuit België is mij niet bekend. Maar vanwege de zakkende Volle Maan en nakende schemering is de kans klein.

Daarna werd Bz weer een poosje positief waardoor het magneetveld wat tot rust kwam, maar vanaf 5UTC (6u) is de orientatie van het IMF weer zeer zuidelijk. (zonnewindsnelheid is nog steeds onbetrouwbaar)

solarwind

Clipboard02733

In bovenstaande grafieken zien we dat gelijktijdig met het zuidelijk flippen van de oriëntatie van het IMF Bz ook weer de sterkte van het IMF Bt toenam. Dit duidt op de aankomst van een nieuw schokfront, vermoedelijk afkomstig van de X1 uitbarsting die kort na de X5 uitbarsting volgde en dus blijkbaar veel minder snel was (niet onlogisch gezien er minder kracht achter zat).

 

De stand van de aardas is op dit moment minder gunstig voor sterke verstoringen in de magnetosfeer in onze omgeving, maar toch zien we de gevolgen in het magnetogram van Lycksele:

lycksele_930

De Kp-waarde is inmiddels weer opgeklommen naar 6 tot 7. De Kp is echter een gemiddelde van 13 lokale K-waardes die gemeten worden verspreid over de Aarde. Dus lokaal kan de K-waarde oplopen tot 9 terwijl ze elders slechts 5 kan bedragen. Vandaar dat we ons beter niet teveel blind staren op de Kp-waarde, maar vooral afgaan op de verstoringen in de magnetogrammen. De Kp-waarde kan wel een globale indicatie geven 'of er ergens iets aan de hand kan zijn'.

geomag-kp.150dpi935

 

Maar het is dus erg pijnlijk dat de oriëntatie van het IMF (Bz) voor ons niet wilde meewerken op het moment dat het moest gebeuren. Aan al de rest van de voorwaarden was duidelijk voldaan. Maar het is dus ook niet voor niks zo bijzonder wanneer het toch een keertje allemaal precies in z'n plooi valt.

Ik denk dat op basis van mijn artikels over de explosies op 7 maart en de gevolgen op 8 maart wel duidelijk hebben gemaakt hoe bijzonder het noorderlicht boven onze omgeving zou zijn. Voor mij is het noorderlicht het meest fascinerende spektakel op Aarde. Vooral door het besef wat het noorderlicht is en wat er voor nodig is om het mogelijk te maken. Niet alleen bij ons in België, maar ook rond de poolstreken. Want ook daar is het er lang niet altijd wanneer de sterren aan de hemel fonkelen.

 

Ruben Weytjens


Als toemaatje nog een foto van voorbije nacht uit Ijsland, wellicht genomen rond 4UTC:

Foto: Jónína Óskarsdóttir

JAsup3nAsna-AskarsdAsup3ttir