Profielwerkstuk “ Poollicht”

PWS
Profielwerkstuk
“ Poollicht”
Leon Weggelaar
Daniëlle Roodenburg
Franka Ruitenberg
Profielwerkstuk Poollicht
Havo 5
Begeleider: Dhr. Veenstra
1
Voorwoord
Om Havo 5 succesvol af te sluiten moet er een profielwerkstuk ingeleverd worden.
Dit profielwerkstuk is gemaakt door:
-
Leon Weggelaar
Daniëlle Roodenburg
Franka Ruitenberg
Er is voor dit onderwerp gekozen omdat er veelzijdig onderzoek naar gedaan kan worden. Veel
mensen vinden poollicht bijzonder en wij wilden dit veerschijnsel graag verklaren.
Het bleek dat de meerderheid van de bevolking geen idee heeft hoe het ontstaat. Dit was een extra
motivatie om het eens tot op de bodem uit te zoeken.
Profielwerkstuk “Poollicht”
HAVO 5 – H5D
07-09-07 / 30-11-07
Gelieve niet in dit verslag te schrijven.
Profielwerkstuk Poollicht
2
Inleiding
Poollicht is een verschijnsel in de lucht waarbij
verschillende kleuren en vormen zichtbaar zijn.
Dit verschijnsel is niet continu zichtbaar.
Achter dit poollicht verschuilen zich essentiële
bestanddelen die nodig zijn voor het ontstaan.
Hier komen verschillende natuurkundige
theorieën aan te pas waarvan niemand
eigenlijk exact weet of ze wel juist zijn. Door
veel onderzoek zijn er in de afgelopen eeuwen
theorieën bedacht, die met kennis die we nu
hebben nog steeds blijken te kloppen.
Afb. 0.1
Belangrijke natuurkundigen hebben formules
opgesteld waarmee theorieën te verklaren
zijn.
Deze theorieën hebben wij geprobeerd te
onderzoeken en te bevestigen.
Afb 0.2
Wat is poollicht?
Profielwerkstuk Poollicht
3
Inhoudsopgave
0.0
0.1
0.2
0.3
Inleiding
Voorwoord
Inleiding
Inhoudsopgave
Pagina 1
Pagina 2
Pagina 3
Pagina 4
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
Definitie van Poollicht
Inleiding
Historie
Poollicht in deze tijd
Conclusie
Pagina 6
Pagina 7
Pagina 8
Pagina 13
Pagina 14
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
Poollicht Inhoudelijk
Inleiding
Aardmagnetisch veld
De atmosfeer
Conclusie
Pagina 15
Pagina 16
Pagina 17
Pagina 19
Pagina 20
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Zonnewind
Inleiding
De Zon
Zonnewind
Een zonnewind komt aan bij de aarde
Conclusie
Pagina 21
Pagina 22
Pagina 23
Pagina 24
Pagina 26
Pagina 27
4.0
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Verschillende kleuren
Inleiding
Spectrum
Kwantummechanica
Van energie naar licht
Invloed van de luchtdruk
Conclusie
Pagina 28
Pagina 29
Pagina 30
Pagina 32
Pagina 33
Pagina 35
Pagina 36
5.0
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
Poollicht op andere hemellichamen
Inleiding
Jupiter
Saturnus
Mars
Planeten zonder poollicht
Conclusie
Pagina 37
Pagina 38
Pagina 39
Pagina 41
Pagina 42
Pagina 43
Pagina 44
Profielwerkstuk Poollicht
4
6.0
6.1
6.2
6.3
6.3.1
6.3.2
6.3.3
6.4
6.5
Onderzoeken naar poollicht
Inleiding
Vroegere onderzoeken
Huidige onderzoeken
Onderzoeken naar de zon
Poollicht op andere planeten
Opwekken van poollicht
Waarnemingen
Conclusie
Pagina 45
Pagina 46
Pagina 47
Pagina 50
Pagina 50
Pagina 53
Pagina 54
Pagina 55
Pagina 57
7.0
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
Experiment Licht
Onderzoeksvraag
Hypothese
Uitvoering
Opstelling
Experiment
Resultaten
Conclusie
Pagina 58
Pagina 59
Pagina 59
Pagina 60
Pagina 61
Pagina 62
Pagina 62
Pagina 63
8.0
8.1
8.2
8.3
8.4
8.4.1
8.5
8.6
8.7
8.8
Afsluiting
Conclusie
Begrippelijst
Bronnen
Interview
Vragen
Problemen
Dankwoord
Logboek
Werkverdeling
Pagina 64
Pagina 64
Pagina 65
Pagina 66
Pagina 67
Pagina 68
Pagina 71
Pagina 71
Pagina 72
Pagina 75
Profielwerkstuk Poollicht
5
Definitie van Poollicht
Profielwerkstuk Poollicht
6
1.0
Wat is de definitie van poollicht?
1.1
Inleiding
Bijna iedereen weet wel wat een aurora is. Alleen noemen de meeste mensen het anders.
Aurora is de wetenschappelijke naam voor het verschijnsel dat wij in Nederland het
noorderlicht of poollicht noemen. In ieder land heeft men een eigen naam in de eigen taal
voor dit natuurverschijnsel.
Maar wat is een aurora nou eigenlijk?
Er zijn veel verschillende meningen van mensen over aurora’s. Sommige volken denken er
heel anders over dan wij, en er is ook een vrij groot verschil tussen hoe men er vroeger over
dacht en nu.
Afb. 1.1
Profielwerkstuk Poollicht
7
1.2
Historie
Mensen waren vroeger bang voor de
poollichten. In de middeleeuwen zagen de
mensen het poollicht als een voorbode
van het kwaad. Ze zagen een rode gloed,
hoorden een zacht geruis en dachten dat
het de geesten van overleden strijders
waren. Of ze zagen het als een voorteken
van God dat ze deze strijd zouden gaan
verliezen of zelfs helemaal niet zouden
moeten voeren. Men dacht dat God het
poollicht aan hen toonde om Zijn
oneindige macht te laten zien. Om de
mensen te laten weten dat Hij er was, dat
Hij bestond. Geestelijken vertelden de
mensen dat het poollicht een teken was
dat het geduld van God bijna op was, dat
Hij zich klaar maakte voor de strijd. En
mensen Hem alleen konden stoppen door
weer naar de kerk te gaan, naar de
geestelijken te luisteren en hun giften
voor de kerk te verdubbelen. Men zou
kunnen zeggen dat de geestelijken gebruik
maakten van het ongeloof van mensen.
Maar waarom was men er zo bang voor?
De mensheid wist er niets van af. Men had
in die tijd het heelal nog niet bereikt en
wist nog vrij weinig over de aarde,
magnetische velden, de zon, etc. Voor hen
was het gewoon een kleurige gloed in de
lucht. Er was geen verklaring voor.
Afb 1.2
Profielwerkstuk Poollicht
8
HET NOORDERLICHT
Het Noorderlicht veeurspelt neet völle goods. ie zeet het vake, as dat kriegsvolk zoo
trekt. In 1870 met de Fransch-Duutschen oorlog was 't ok op een aovend zoo rood in
't westen en later zag ie 't in 't noorden.
Da's blood, zeien de luu. Daor vecht de dooje soldaoten in de loch." In 1811 scheen
het Noorderlicht ook zoo rood. "Grootvader had 'n bröer, dèn mos met Napoleon
wied vot, nao Rusland. En toe' schèn dat Noorderlech ok zoo rood en de olde
menschen praotten ok van blood en dèn armen jongen maken zik zoo bange. Hee is
vot egaon en nooit weer 'ekommen.
Hieronder een zo accuraat mogelijke vertaling in modern Nederlands.
“Het noorderlicht voorspelt niet veel goeds. Ik zie het vaker als het krijgsvolk erop uit trekt. In
1870 tijdens de Frans-Duitse oorlog was het op een avond ook zo rood in het westen en
daarna was het te zien in het noorden.
Dat is bloed, zeiden de mensen. Daar vechten de dode
soldaten”. In 1811 scheen het Noorderlicht ook zo rood.
“Grootvader had een broer, die moest met Napoleon mee
naar Rusland. En toen scheen het Noorderlicht ook zo rood
en de oude mensen hadden het over het bloed en de
jongeren werden er bang van. Hij is weggegaan en nooit
meer teruggekomen. “
Profielwerkstuk Poollicht
9
Afb.1.3
Zo rond de middeleeuwen was er ook een oud volksverhaal over nachtridders en de wilde
jacht. Aan het hoofd van deze nachtelijke jacht door de lucht stond de god Wodan. Hij was
de leider van een leger van dode ridders, dat tijdens de midwinterstormen door de lucht
raasde. Poollicht werd in die periode dan ook gezien als het leger van de doden die op jacht
waren.
Er zijn nog veel meer oude verhalen, vaak over hetzelfde onderwerp: het poollicht. Het had
vaak te maken met de doden of er was een voorteken van iets slechts dat hun kant op
kwam. Het verschijnsel poollicht kan men dan ook in veel oude sages, legenden en mythen
tegenkomen.
Maar er zijn ook andere volken die weer andere verhalen vertellen.
Zo dachten sommige Eskimostammen dat het poollicht de zielen van ongeboren kinderen bij
zich droeg. De kinderen verbleven in het poollicht tot zij een lichaam hadden gevonden.
Andere Eskimostammen dachten dat het poollicht de geesten van overleden mensen en
dieren bij zich droeg. En zo ook de goden. Ze zagen het poollicht soms zelfs als dansende
zielen van hun favoriete dieren.
De Iroquouis-stam dacht dat het poollicht een teken was voor het einde van je leven. De weg
naar de hel werd beschreven als een trillende weg, naar het noorden door een vlammende
draaikolk. Iets dergelijks zie je ook terug bij de interpretaties van de Eskimo’s; de Inuït en de
Samis. De volken waren ervan overtuigd dat de poollichten de zielen waren van mensen die
dood zijn gegaan door groot bloedverlies, of dit nou door zelfmoord, moord of bij de
geboorte al gebeurde.
Walt-Disney maakte gebruik van de verklaring
van de Eskimo’s in de film Brother Bear (afbeelding
1.4). In deze film zie je hoe een Eskimojongen door
de goden tijdens het poollicht in een beer
veranderd wordt om te zorgen voor een jong
beertje wiens moeder hij heeft gedood.
Afb. 1.4
Profielwerkstuk Poollicht
10
Scandinaviërs hadden een
ander idee over de
poollichten. Het poollicht
zou symbool staan voor
de vrouwen die leefden
op een berg genaamd
Konnunso. Als de
vrouwen dansten
reflecteerde het licht van
hun vuren en kleren op
de aarde. Dat zou
poollicht doen ontstaan.
In Zweden vond men de
kleuren van het poollicht
en de manier waarop het
bewoog veel weg hebben
van de volksdansen. In
Zweden gebruikt men
nog steeds een
eeuwenoud gezegde “Als
het poollicht brandt, zal
het zaad groeien”. Ze
gebruiken het poollicht
ook om ‘s nachts grote
scholen vissen op te
sporen.
Afb. 1.5
Afb. 1.6
Profielwerkstuk Poollicht
11
De Vikingen hadden weer een andere opvattingen over het poollicht. Zij zagen het als iets
wat hen de goede kant op leidde. Zij zagen het als een teken van voorspoed en geluk.
Vikingen zagen het poollicht hoogstwaarschijnlijk niet als een gevaar omdat ze het vaker
zagen dan de mensen die in die tijd in het westen en zuiden van Europa leefden. Het
poollicht komt in het noorden veel meer voor dan in Nederland. Ze zagen het daarom als iets
goeds dat hen beschermde, het was voor hen vrij normaal.
Afb. 1.7
Voor de Sioux –indianen in Amerika betekende het poollicht dat er een ritueel uitgevoerd
moest worden. Als ze het ritueel uitvoerden zouden de geesten gaan dansen en vervolgens
‘s ochtends de zon weer op laten gaan.
Er werden vroeger ook veel voorspellingen gedaan die met het poollicht te maken hadden of
door poollicht werden bepaald.
Op 3 oktober 1917, zou een mysterieuze vrouw zijn verschenen aan drie kinderen. Ze had
een boodschap voor hen: als de hemel gekleurd wordt door een onbekend licht zal er oorlog
uitbreken. En, zo als voorspeld, werd de lucht van Westelijk Europa op 25 januari 1939
gekleurd door een raar vuur. Dit werd gezien als een voorteken voor de Tweede
Wereldoorlog.
Vier jaar later zag men een dergelijk licht boven Ohio, Amerika. Een paar dagen later vond de
aanval op Pearl Harbor plaats.
Opvallend is dat er van stammen uit Afrika en Azië eigenlijk geen verhalen over poollichten
bestaan. Waarom niet? Daar is een eenvoudige verklaring voor. In Azië en Afrika komt
nagenoeg geen poollicht13 voor.
Profielwerkstuk Poollicht
12
1.3
Poollicht in deze tijd
De mens weet tegenwoordig erg veel over de poollichten. Dit komt omdat we
tegenwoordig steeds meer kunnen onderzoeken.
Toch weet 90% van de bevolking niet precies hoe het ontstaat. Iedereen
snapt dat het een natuurverschijnsel is. Maar omdat de theorie achter
poollichten vrij moeilijk is neemt men vaak niet de moeite om het
verder uit te zoeken en te snappen.
Nu mensen steeds meer onderzoek doen naar het kunnen voorspellen
van poollichten zijn er wel steeds meer mensen die het willen zien.
Veel reisorganisaties bieden daarom vakanties aan naar Scandinavië
waar je volgens hen kans hebt om een poollicht te zien.
Afb.1.8
Mensen zijn tegenwoordig niet meer bang voor het poollicht. Men vindt het een mooi
natuurverschijnsel en velen willen het graag een keer met eigen ogen zien.
Afb. 1.9
Profielwerkstuk Poollicht
13
1.4
Conclusie
Vroeger koppelde de mens verschillende betekenissen aan de kleurige gloed in de lucht.
Men had er niet echt een verklaring voor. Stammen en volken gaven het een bijzondere
betekenis.
Verschillende volken van de middeleeuwen tot aan de 19de eeuw dachten dat God kwaad
was, en zich wilde laten zien of dat er een strijd op komst was. Ze waren meestal bang voor
de vreemde kleuren die in hun ogen een voorbode was voor het kwaad. Sommige meensen
schreven het toe aan de jacht van de nachtridders of dode soldaten.
In de 20ste eeuw werd voorspelt dat als er poollicht plaatsvindt er een oorlog zal uitbreken.
De 2de wereldoorlog en Pearl Harbor maakte deze voospelling kloppend.
De Scandinaviërs, Vikingen en sommige Eskimostammen hadden echter een goede
betekenis gegeven aan het poollicht. Voor de Eskimo’s bestond het poollicht uit dansende
zielen van hun favorieten dieren of de zielen van hun ongeboren kinderen.
De scandinaviërs geloofden in de vrouwen boven op een berg. De reflectie van hun kleren en
vuren zouden de kleuren laten verschijnen.
Vikingen zagen het als iets wat hun beschermde. Het bracht voorspoed en geluk.
Tegenwoordig weet men veel meer over het poollicht. Wetenschappelijk onderzoek heeft de
gedachten van mensen over het poollicht veranderd. Een groot deel van de mensheid weet
niet precies wat het natuurlijke verschijnsel inhoudt maar vind het wel intressant.
Profielwerkstuk Poollicht
14
Poollicht Inhoudelijk
Profielwerkstuk Poollicht
15
2.0
Wat is poollicht?
2.1
Inleiding
Lang werd er naar een verklaring gezocht voor het vreemd natuurkundig fenomeen dat
’s avonds de hemel deed oplichten. Wetenschappers dachten dat er zich iets heel anders
afspeelde dan de invloeden van Goden of zielen. Dit verschijnsel moest volgens hun op een
wetenschappelijke manier te verklaren zijn.
Vanaf de 18de eeuw
werden er verschillende
theorieën bedacht over
het ontstaan.
In de eerste jaren ging
dit fout door te
kleinschalig onderzoek.
Maar na een paar jaar
kwamen er theorieën die
keer op keer bewezen
konden worden.
Momenteel zijn deze
theorieën hier nog steeds
op gebaseerd, maar het
blijft een gedachte en het
is nog nooit bewezen.
Dus we kunnen er slechts
van uit gaan dat het zo
werkt.
Dus wat is poollicht ?
Afb. 2.1
Profielwerkstuk Poollicht
16
2.2
Aardmagnetisch veld
Rondom de aarde loopt een magnetisch
veld. Dit is vermoedelijk ontstaan door de
stroming van magnetische mineralen en
elementen in de aardkern. De aarde is niet
de enige planeet met een magnetisch
veld, dus ook niet de enige planeet met
een vloeibare kern.
Het aardmagnetisch veld beschermt de
aarde tegen onder andere straling van de
zon.
De magnetosfeer9 is de ruimte om de
aarde heen, waarin het magnetisch veld
invloed heeft.
Afb. 2.2
gevolgd zal het magnetische noorden
steeds verder afwijken. Dit is een
belangrijk gegeven voor de navigatie. Van
nature wijkt de ‘koers’ dus af van de
‘track’. Waarbij koers de richting is naar
het magnetische noorden en track de
richting is ten opzichte van het
aardoppervlak.
Afb 2.3
De oorsprong van dit magnetisch veld
staat ook niet stil, iedere dag “loopt” het
ongeveer 90 meter naar het westen. Het
gevolg is dat het per jaar verder afwijkt
van het geografische noorden en de
sterkte ten opzichte van een absoluut
punt op aarde ook varieert (afbeelding
2.3).
In de afgelopen paar miljoen jaar zijn de
polen regelmatig gedraaid. Een opvallend
feit is dat deze draaiingen steeds sneller
achter elkaar gebeuren. De omkeringen
worden veroorzaakt door veranderingen
in kernstromingen. Hierbij neemt het
magneetveld eerst in sterkte af om voorbij
de evenaar vervolgens weer in kracht toe
te nemen.
Magnetische veldlijnen
Een grote fout die vaak gemaakt wordt is
de gedachte dat dit magnetisch veld zijn
oorsprong vindt in de geografische noord
en zuid –pool. Het aardmagnetisch veld
ligt momenteel 11,5° verschoven ten
opzichte van de aardas (afbeelding 2.2).
Een kompas werkt op dit magnetische
veld. Het ‘kompasnoorden’ is dus hierbij
het ‘magnetische noorden’ en niet het
geografische noorden. Exact op de
evenaar, bij het snijpunt van de aardas en
de as van het aardmagnetisch veld, is de
hoek 11,5°. Maar zodra de aardas wordt
Profielwerkstuk Poollicht
17
om de veldlijnen16 van het magnetisch
veld draaien.
Sinds 1830 worden er systematisch
metingen gedaan van de sterkte van het
aardmagneetveld en sinds dat jaar is de
veldsterkte ongeveer 16% afgenomen. Dit
lijkt er op te wijzen dat de polen aan het
omdraaien zijn.
De lorentzkracht is de verklaring van het
draaien. Als een geladen deeltje wordt
ingevangen door de magnetosfeer
beweegt het in de richting van de veldlijn
met een bepaalde snelheid naar één van
de polen toe. Door de lorentzkracht
ontstaat er een cirkelbeweging. Er is een
kracht die loodrecht op de veldlijn staat.
Deze kracht zorgt ervoor dat het geladen
deeltje een draaiende vooruitgaande,
beweging maakt (afbeelding 2.5).
Het magnetische veld om de aarde
beschermt ons tegen zonnewind21
(afbeelding 2.4). Dit zijn grote vlagen
geladen deeltjes met veel energie die de
ruimte in geslingerd worden. Deze deeltjes
botsen tegen het magneetveld om de
aarde, oftewel tegen de magnetosfeer.
Hierdoor worden de deeltjes afgebogen
en vliegen om de aarde heen. Maar door
de hoeveelheid energie buigt het
magneetveld zelf ook. Hierdoor ontstaan
openingen in het magneetveld waardoor
geladen deeltjes toch richting de aarde
komen. In de magnetosfeer gaan deze
deeltjes door de als een kurkentrekker
De veldlijnen komen bij de polen samen.
Hier komen de geladen deeltjes ook
samen waardoor er een grote
concentratie deeltjes op hetzelfde punt
terecht komt. De magnetische kracht en
lorentzkracht is hier groter. De geladen
deeltjes gaan hier dan ook een stuk
sneller.
Afb. 2.4 De invloed van de zon op de magnetosfeer.
FL = B.q.v
Afb 2.5
Profielwerkstuk Poollicht
18
Afb 2.6
Lorentzformule
2.3
De atmosfeer
De atmosfeer1 is per definitie een laag met gassen die een hemellichaam omringen. Bij de
aarde is dit ook het geval. Vaak wordt het dan de dampkring genoemd. Deze gassen blijven
om de aarde heen hangen door de zwaartekracht die er op uitgeoefend wordt. In
vergelijking met de straal van de aarde is de atmosfeer maar een erg dunne laag. Dit is ook
waarom het broeikas effect zo’n groot probleem is. De atmosfeer raakt snel verzadigd.
Het weer speelt zich af in de laag die het dichtst bij de aarde ligt, de troposfeer(afbeelding
2.8). Deze luchtlaag is ongeveer 13 km hoog en is de warmste en vochtigste laag van de
dampkring. Poollicht wordt op een hoogte van tussen de 80 en 1000 km uitgestraald. Daar is
de lucht vrij ijl. Er bevinden zich dan minder moleculen in de
atmosfeer.
Element
stof
N2
(stikstof)
Percentage van het totaal
78,084 %
O2
(zuurstof)
20,946 %
Ar
(Argon)
0.934 %
H2O
(waterdamp)
(wisselende hoeveelheden)
CO2
(kooldioxide)
0.032 %
sporengassen:
Ne
(Neon)
CH4
(methaan)
He
(helium)
Kr
(krypton)
H2
(waterstof)
Xe
(xenon)
N2O (Dikstikstofoxide)
Overige
0,001818 %
0,0002 %
0,000524 %
0,000114 %
0,00005 %
0,000009 %
0,00005 %
0,00124 %
Tabel 2.7 Atmosfeer van de aarde op zeeniveau.
Het meest voorkomende element in de atmosfeer is stikstof
(afbeelding 2.7). Op grotere hoogte is het percentage zuurstof
lager, dit komt omdat zuurstof een vrij zwaar gas is.
Op 40.000 tot 60.000 kilometer hoogte bevind zich veel O3,ozon.
Dit gas beschermt de aarde tegen teveel ultraviolette straling van de zon.
Deze laag wordt aangetast door zware chemicaliën en andere gassen.
Nog hoger is er stikstof en dan verdwijnt de laag langzaam in het luchtledige.
Profielwerkstuk Poollicht
19
Afb. 2.8
2.4
Conclusie
De magnetosfeer beschermt ons tegen zonnewind en zorgt ervoor dat de energie, afkomstig
van de zon, wordt afgebogen. Bij het afbuigen vervormd de magnetosfeer. De geladen
deeltjes van de zon krijgen toegang om in de magnetosfeer te komen.
Hier geeft de Lorentzkracht een bepaalde snelheid en draaiing aan het geladen deeltje. Het
wordt door de magnetische veldlijnen mee naar de polen geleid.
Bij de polen keren de magnetische veldlijnen zich in de aarde en komt het geladen deeltje in
contact met de atmosfeer. Dit is een dunne laag met gassen die door de aantrekkingskracht
om de aarde heen hangt. In de atmosfeer botsen de deeltjes met de atomen die daar
aanwezig zijn.
Poollicht is het licht wat ontstaat door de invloed van de energie afkomstig van de zon op de
magnetosfeer van de aarde.
Profielwerkstuk Poollicht
20
ZONNEWIND
Profielwerkstuk Poollicht
21
3.0
Wat is de relatie tussen het poollicht en de zon?
3.1
Inleiding
De zon is veruit het belangrijkste hemellichaam in ons zonnestelsel18. Ze is niet alleen het grootst
maar ook het zwaarst. Ze bevat namelijk 99.9 % van alle massa van het zonnestelsel.
De zon is een actieve ster waar de planeten in een baan omheen draaien. Door de activiteit van de
zon worden de omringende planeten sterk beïnvloed.
Vanaf het jaar 1826 werd er al onderzocht wat de zon precies is en betekend voor onze aarde.
Zo is een essentiële voorwaarde voor het vormen van aards poollicht de energie die wij ontvangen
van de zon. Onze aarde straalt zelf minder energie uit dan dat zij van de zon ontvangt. Wij gebruiken
de invloeden van de zon op de aarde voor licht en warmte.
Maar waar komt deze energie eigenlijk vandaan?
En welke invloed heeft deze energie op de aarde?
Afb. 3.1
Profielwerkstuk Poollicht
22
3.2
De zon
De zon heeft een cyclus17 van elf jaar. Daarnaast zijn er perioden waar de activiteit van de zon erg
groot kan zijn. De zon straalt dan meer energie uit dan normaal.
Deze energie komt voort uit de kernfusie die in de zon plaats vindt. Er vindt een kernreactie plaats
tussen vier waterstofatomen (protonen) die één heliumkern vormen (afbeelding 3.2).
Vier kernen smelten samen tot een heliumkern waarbij kernenergie6 vrij komt.
De temperatuur in de zon is, met een minimum van 15 miljoen graden, zo hoog dat de atomen
razendsnel bewegen. In combinatie met een druk van 250 miljard atmosfeer zorgt dit ervoor dat de
atomen snel met elkaar in aanraking komen.
Deze reacties gebeuren tegelijk en achter elkaar door. In totaal komt bij deze reactie een gemiddelde
energie van 3,86e33 ergs/sec (3,86 miljard Petawatt ( 1,0 x 1015))11,12 vrij.
Deze energie bestaat uit fotonen en neutrino’s10. Neutrino’s vliegen, omdat zij geen effect en een
lichtsnelheid hebben, na een korte tijd al door de ruimte. Fotonen zorgen voor de temperatuur en
het licht wat men op aarde kan waarnemen en gebruiken. Verder kunnen zij ook zorgen voor
zonnewind.
Afb. 3.2
Profielwerkstuk Poollicht
De vormning van verschillende moleculen door kernreaties.
23
3.3
Zonnewind
De fotonen banen zich een weg van de kern naar
het oppervlak om zo de zon te kunnen verlaten.
In de convectiezone, de buitenste laag van het
oppervlak van de zon, bevinden zich
convectiestromen bestaande uit geïoniseerde
gassen (geïoniseerde elementen als waterstof
(H), zuurstof (O) en stikstof (N)). De gassen
stromen van de kern richting het oppervlak. Als
de stromen bij het oppervlak aankomen koelen
ze af en keren weer terug richting de kern.
Als de fotonen in aanraking komen met deze
zone, botsen ze tegen geïoniseerde deeltjes en
zoeken een weg richting het heelal.
Door deze botsingen komen de geïoniseerde
deeltjes uit de convectiezone in de atmosfeer en
krijgen hierbij een grote kinetische energie.
Ze krijgen een snelheid van gemiddeld 145km/s
in verschillende richtingen.
De atmosfeer van de zon bestaat uit drie lagen:
de fotosfeer, de chromosfeer en de corona
(afbeelding 3.4). De corona is de buitenste
atmosferische laag. Deze laag kan tot miljoenen
kilometers in het heelal reiken. De corona is niet
gelijkmatig verdeeld en verandert aan de hand
van de fase in de zonnecyclus.
De geïoniseerde deeltjes ontsnappen uiteindelijk
uit de corona aan de aantrekkingskracht van de
zon door het bereiken van een
bewegingssnelheid van 618 km/s. De
magnetosfeer van de zon remt de deeltjes
namelijk af. Bij uitstoot daalt de snelheid dan
ook tot maximaal 400 km/s.
Een verzameling van deze uitgestoten
geïoniseerde deeltjes wordt zonnewind genoemd.
zonnewind maar zwak. Te zwak om een
zichtbaar poollicht te creëren.
Er is dus een sterker effect nodig om
zonnewind harder te laten aankomen.
Zonnewind moet een hogere snelheid hebben
en meer geïoniseerde deeltjes bevatten.
Om de aarde te bereiken moeten de deeltjes
een snelheid van minimaal 450 km/s hebben.
Als de gemiddelde snelheid van een
geïoniseerd deeltje 145 km/s is, komen er
maar weinig deeltjes aan bij de aarde en is de
Profielwerkstuk Poollicht
Afb. 3.3 Een zonnevlam
24
Op tijdstippen in de zonnecyclus met een verhoogde activiteit kan de corona wegvallen en ontstaan
er coronale gaten in de atmosfeer. Dit zijn gebieden rond de polen van de zon waar de magnetische
veldlijnen van de zon niet terugkeren naar de zon. Door de vrijheid om rechtstreeks het heelal in te
kunnen kan een zonnewind flink versterken en een snelheid bereiken van 700 km/s. Deze snelheid
wordt behouden doordat er geen remmende werking van de magnetosfeer is.
Andere oorzaken voor het versterken van
zonnewind zijn Flares (zonnevlammen19) en
CME’s2 (plasmawolken).
Flares zijn kernexplosies als gevolg van het
ineens begeven van de magnetosfeer van de
zon door vervormingskrachten op een bepaald
punt (afbeelding 3.3). De energie die
opgeslagen zit in de magnetosfeer komt dan
plotseling vrij. Dit vindt meestal plaats boven
zonnevlekken20. Bij zonnevlekken daalt de
temperatuur op een bepaald punt en dat zorgt
voor een verstoring van de magnetosfeer. Aan
de hand van de activiteit van de zon ontstaan
er protuberansen in de chromosfeer. Dit is
een grote streng van plasma-achtige materie
buiten de atmosfeer van de zon.
Hierbij wordt zonnematerie (plasma) met een
snelheid van 400 tot 1000 km/s het heelal
ingeslingerd. Flares hebben drie verschillende
logaritmische sterkten. De C-,M-, en X-Flares.
De X-flares komen qua sterkte het meest in de
buurt van een CME.
CME’s zijn de sterkste plasma-explosies van de
zon. Meestal vormt een CME bellen van
plasma die worden uitgestoten. Soms kan een
explosie een gehele halovorm aannemen
waarbij het plasma in alle richtingen wordt
uitgestoten. Door het uitgestoten plasma
kunnen de geïoniseerde deeltjes versneld
worden en een snelheid bereiken oplopend
tot 2120 km/s.
Zonnewinden zijn te verdelen in twee verschillende soorten. Het soort is afhankelijk van de snelheid
die de geïoniseerde deeltjes hebben na het ontrekken aan de aantrekkingskracht van de zon.
Trage zonnewind ontstaan rond de evenaar van de zon met een afwijking van 15° graden richting de
polen. Rond de evenaar bevinden de magnetische veldlijnen zich het verst van de zon af en worden
de deeltjes het meest afgeremd door de magnetosfeer van de zon.
Vanaf de polen worden snelle zonnewind gecreëerd. Hoe dichter een foton zich bij de polen bevindt
en in botsing komt met geïoniseerde deeltjes, hoe meer bewegingsenergie de deeltjes buiten de
magnetosfeer krijgen. Ze hoeven minder afstand af te leggen om buiten de magnetosfeer te komen
en verliezen dus minder snelheid aan de aantrekkingskracht van de zon.
Als bij de polen een magnetische verstoring plaats vindt, geeft die een grotere snelheid mee aan de
geïoniseerde deeltjes bij de ontsnapping aan de aantrekkingskracht van de zon.
Afb 3.4 Drie atmosferische lagen van de zon.
Profielwerkstuk Poollicht
25
3.4
Een zonnewind komt aan bij de aarde
Als zonnewind bij ons hemellichaam aankomt, komt hij in aanraking met de magnetosfeer. Indien de
energie van een magnetisch veld dominant is, behouden de magnetische veldlijnen hun vorm en de
bewegingssnelheid van de geïoniseerde deeltjes wordt verkleind.
Maar als de energie van zonnewind dominant is wordt de magnetosfeer beïnvloed door deze
energie. De veldlijnen kunnen hierbij gebogen of lichtelijk ingedeukt worden.
Het is afhankelijk van de richting van de zonnewind of de geïoniseerde deeltjes worden opgenomen
in de magnetosfeer. De richting wordt mede bepaald door de vier verschillende seizoenen op de
aarde, doordat de aarde niet helemaal recht tegenover de zon staat.
De magnetisch veldlijnen van de aarde lopen van zuid naar noord. Als geïoniseerde deeltjes in
dezelfde richting als de veldlijnen aankomen worden de deeltjes als het ware afgestoten en krijgen ze
geen kans om onder invloed van de Lorentzkracht naar de polen te trekken.
Aangekomen zonnewind in de tegengestelde richting kan de magnetische tegendruk opheffen. De
meegekomen deeltjes kunnen zich door de magnetosfeer laten beïnvloeden (afbeelding 2.5).
Rond de polen heeft het een poollicht tot gevolg.
CME’s zijn zo sterk dat ze kunnen zorgen voor poollichtstormen. Er komen zoveel geïoniseerde
deeltjes bij de aarde aan dat de deeltjes voor poollicht kunnen zorgen, dat vergeleken met normaal
gesignaleerd poollicht bijzonder helder wordt.
Op sommige plekken worden de magnetische veldlijnen zo sterk afgebogen dat er zelfs problemen
kunnen ontstaan bij communicatieve radiozenders.
De radiogolven worden verstoord en er ontstaat een ruis door de geïoniseerde deeltjes die de golven
aantasten.
De korte golven van 200 meter of korter en middengolven (enkele honderden kilometers), gecreëerd
door zendmasten, hebben hier het meeste last van. De korte golven hebben een maximale hoogte
van 400 km en de middengolven van maximaal 100 km. Op deze hoogtes kunnen de deeltjes nog niet
in aanraking komen met
de atmosfeer en
worden ze
opgevangen door
de magnetosfeer.
Hierdoor gaat een
AM- of FM
radioband storen.
Dit heeft rond de
polen de grootste
gevolgen. De
deeltjes komen
door de afbuiging
van de
Lorentzkracht bij
elkaar om zo in
contact te komen
met de atmosfeer.
De deeltjes
verstoren de
radiogolven.
Afb. 3.5
FL = B.q..v
Afb. 3.6
Profielwerkstuk Poollicht
26
3.5
Conclusie
De zon heeft door zijn energie een zekere invloed op het poollicht. Het is het enige variabele
bestanddeel bij het ontstaan van poollicht. De activiteit van de zon is niet constant en heeft een
cyclus van 11 jaar.
De energie van de zon is echter wel nodig omdat de aarde zelf minder energie uitstraalt dan zij van
de zon ontvangt.
Deze energie ontstaat door de kernfusie die zich in de kern van de zon afspeelt. Door het versmelten
van twee waterstofatomen in een heliumatoom komen er veel fotonen vrij die het geïoniseerde
plasma door middel van botsingen in beweging brengen en zo aan de aantrekkingskracht van de zon
kunnen ontsnappen. Een verzameling geïoniseerde deeltjes die zich ontrekken aan de
aantrekkingskracht noemt men zonnewind.
Een zonnewind kan de magnetosfeer van onze aarde bereiken als ze aankomen in tegengestelde
richting van de magnetische veldlijnen. Zo kan het poollicht verschijnen.
Hoe hoger de snelheid van de zonnewind, hoe meer geïoniseerde deeltjes de zonnewind bevat als hij
de aarde bereikt. Dit geeft op onze aarde een helderder poollicht.
Poollicht op onze aarde is alleen te zien door de versterkende werking van Flares, CME’s of coronale
gaten. Dit komt doordat geïoniseerde deeltjes voor het ontstaan minstens met een snelheid 450
km/s moeten bewegen in de richting van de aarde.
Afb. 3.7 De hoeveelheid zonnevlekken en explosies richting de aarde in een zonnecyclus.
Profielwerkstuk Poollicht
27
Verschillende Kleuren
Profielwerkstuk Poollicht
28
4.0
Hoe ontsaan de verschillende kleuren?
4.1
Inleiding
In het jaar 1897 werd het duidelijk dat de energie van de zon een invloed heeft op de
magnetosfeer. Ook begrijpt men dat er zichtbaar licht ontstaat als de energie van de zon in
aanraking komt met de atmosfeer.
Alleen is het poollicht niet zomaar licht. Er kunnen verschillende kleuren worden
waargenomen. Getuigen en verhalen beschrijven vaak een gloed met een specifieke kleur.
Maar deze kleuren zijn soms verschillend.
De kleuren paars, rood en groen komen het meest voor.
Deze verschillen moeten door andere theoriën ook te verklaren zijn.
Wat is licht nou eigenlijk en hoe ontstaat het?
En waar komen de verschillende kleuren van het poollicht vandaan?
Afb. 4.1
Profielwerkstuk Poollicht
29
4.2
Het spectrum
Het spectrum15 is de volledige schaal aan
elektromagnetische straling. Hieronder
vallen radargolven, maar ook licht. Het
zichtbare spectrum noemen we het
‘kleurenspectrum’. Licht is een vorm van
elektromagnetische straling. Alle soorten
elektromagnetische straling hebben in een
vacuüm een snelheid gelijk aan de
lichtsnelheid.
Het woord “elektromagnetisch”
weerspiegelt het verschijnsel dat
elektrische velden en magnetische velden,
als ze in de loop van de tijd veranderen,
altijd samen voorkomen. Een wisselend
elektrisch veld gaat altijd gepaard met een
wisselend magnetisch veld en omgekeerd.
Het bijzondere van elektromagnetische
straling is dat er geen medium nodig is
waarin de golven zich voortplanten. In
tegenstelling tot geluid bijvoorbeeld, dat
zich niet in een vacuüm kan voortplanten,
kan licht zich prima door een verder totaal
lege ruimte voortbewegen.
Het vermogen van straling (uitgedrukt in
Watt, of joule/seconde) is gelijk aan het
aantal fotonen per seconde maal de
energie per foton. Dat laatste bepaalt het
soort straling, het eerste de intensiteit van
de straling.
Fotonen zijn een verschijningsvorm van
elektromagnetische straling. Deze kunnen
zich voordoen als golven of als een stroom
van bijna massaloze energiedeeltjes.
Eigenlijk zijn het allemaal kleine pakketjes
met energie.
Er bestaat een heel spectrum van
elektromagnetische straling met een
verschillend energie per foton. De straling
met een lager energieniveau per foton
heeft een grotere golflengte dan de
straling met meer energie per foton.
Samenhangend met die eigenschappen
kent elektromagnetische straling allerlei
toepassingen. Sommige soorten (zoals
radiogolven) hebben een heel groot bereik
bij een relatief laag energieniveau. Andere
soorten straling (zoals Röntgenstraling)
gaan door weefsels heen en hebben
daardoor medische toepassingen.
Elektromagnetische straling kan voor de waarnemer twee vormen aannemen, namelijk als
een deeltje, het foton, of als een golfverschijnsel. Er is een verband tussen het energieniveau
E van dit foton en de frequentie f van de bijbehorende golf. Deze relatie is:
.
E=h f
Afb. 4.2
waarin h de constante van Planck is. Dat elektromagnetische straling een golfverschijnsel is
kan met diffractie- en interferentieproeven worden aangetoond. Om onder andere het fotoelektrisch effect te kunnen verklaren moet aan deze straling een deeltjeskarakter toegekend
worden. Licht heeft dus een dualistisch karakter; een golf en een deeltje. We hebben beide
modellen nodig om verschillende natuurkundige processen te kunnen verklaren. Het bleek
dat materie zich niet alleen als deeltje, maar ook als een golf kan gedragen.
Profielwerkstuk Poollicht
30
In natuurkundige formules wordt in plaats van de frequentie ook wel de golflengte gebruikt.
Hierbij komt een factor 2π naar voren. Dan is het vaak handig om in plaats van de constante
van Planck h De constante van Dirac te gebruiken, neergeschreven als h met een streep er
doorheen ( , h streep genoemd). Dit is h gedeeld door 2π.
De mens kan bepaalde elektromagnetische golven zien als licht. De golflengte van zichtbaar
licht ligt tussen de 380 en 780 nanometer. Hoe kleiner de golflengte, des te meer energie de
fotonenstroom bevat.
Afb 4.3
Afb 4.4
Afb. 4.5 Het zichtbare spectrum met de bijbehorende golflengte in nanometers.
Profielwerkstuk Poollicht
31
4.3
Kwantummechanica
Begin 1900 kwam een bepaalde theorie uit over het gedrag van de elektronen in atomen.
Elektronen in een atoom zouden kunnen veranderen van positie. Dit heet de
kwantummechanica.
Volgens het atoommodel van Bohr (afbeelding 4.6) houden
de elektronen3 van een atoom zich op in een aantal schillen
rondom de kern, die een verschillend energieniveau hebben.
Elke schil14 kan een beperkt aantal elektronen bevatten. De
elektronen van een stabiel atoom zitten in de schillen met de
laagst mogelijke energie.
Als er energie aan een atoom wordt toegevoegd,
bijvoorbeeld door verhitting of door zonnewind, kunnen er
elektronen naar een hogere energietoestand gaan. Hierbij
gaat er dus een elektron een schil naar buiten.
Afb.4.6 Een bariumkern met de
verschillende energieniveau’s.
Dit heet een aangeslagen toestand. Het overgaan naar een hogere energietoestand heet
excitatie. Het atoom is niet meer in een stabiele toestand. Het elektron is niet meer in zijn
oorspronkelijke schil maar wil graag terug. Er ontstaat een emissie van stralingsenergie.
Als er een elektron terugvalt naar een lager energieniveau, zendt het atoom energie uit in de
vorm van een foton, elektromagnetische straling, bijvoorbeeld in de vorm van licht
(afbeelding 4.7).
Bij de vorming van het poollicht wordt een
atoom, aanwezig in de atmosfeer
aangeslagen door de energie van de zon.
Bij het terugvallen vormt het het poollicht.
Afb. 4.7 De energie die vrijkomt tussen de schillen .
Profielwerkstuk Poollicht
32
4.4
Van energie naar licht
De stralingsenergie die vrijkomt bij een bepaalde elektronensprong komt overeen met het
energieverschil tussen deze energieniveaus. De waarden van de sprongen zijn verschillend voor elk
element. De stralingsenergie bepaalt de golflengte van de straling en dus de kleur van het
uitgestraalde licht.
Maar niet iedere kleur kan met ieder element gemaakt worden. Zo zullen de groene en rode kleur
vooral van zuurstof komen. En de paarse tinten van het element stikstof. Deze stoffen zijn het meest
aanwezig in de atmosfeer.
Welke stoffen een bepaalde golflengte uitzenden kan afgelezen worden uit een tabel (afbeelding
4.8). Hierin is het zichtbare spectrum geselecteerd en de mogelijke kleuren per stof zijn ingevuld.
Afb. 4.8 De selectie van het zichtbare spectrum per stof.
Profielwerkstuk Poollicht
33
Een grotere ‘val’ van het elektron geeft meer energie af, hier zal een kleinere golflengte uit komen
(afbeelding 4.9 en 4.10). Een kleine golflengte zal richting violet gaan, terwijl langere golflengten naar
de kleur rood gaan. Bij een rode kleur in de atmosfeer is er dus sprake van maar een kleine energieuitstoot per atoom.
Vlak bij de polen zal meer violet te zien zijn omdat de deeltjes hier harder op elkaar botsen. Het
elektron zal meer energie meekrijgen en naar een hogere baan geschoten wordt.
Afb. 4.10
Afb. 4.9 De hoeveelheid energie die vrijkomt is afleesbaar
in niveaus (n)
van het element waterstof.
Profielwerkstuk Poollicht
34
4.5
Invloed van de luchtdruk
Binnen de atmosfeer van de aarde heerst luchtdruk8. De luchtdruk staat voor de kracht waarmee alle
gassen in de atmosfeer op de aarde leunen. Kom je hoger in de atmosfeer, dan heb je een dunnere
laag atmosfeer boven je en is de luchtdruk dus lager.
De luchtdruk betekent dus ook de hoeveelheid zuurstof of stikstof moleculen per volume. Een lage
luchtdruk heeft weinig moleculen per volume. En dus duurt het langer voor dat het elektron
afkomstig van een zonnewind tegen een molecuul botst. De snelheid is hoger en dus zal het botsen
voor meer energie zorgen.
De theorie dat de kleur van een poollicht wordt beïnvloed door de luchtdruk klopt niet. Vaak wordt
beweerd dat de rode kleur komt door de lage luchtdruk. Echter, als er naar de vorm van de
atmosfeer wordt gekeken is er in de eerste lagen de minste luchtdruk. Dat is logisch want er zit niets
boven. Omdat de luchtdruk laag is zijn er weinig moleculen. Dus de deeltjes die vanaf de zon komen
hebben in het begin maar een kleine kans op een botsing. Als er een botsing is, is de hoeveelheid
energie die vrijkomt niet zo groot. Want de aantrekkingskracht van de veldlijnen van het
aardmagnetisch veld en de zwaartekracht zijn nog niet zo sterk.
De luchtdruk neemt toe naarmate het deeltje dichter bij het aardoppervlak komt. Bovendien neemt
ook de snelheid van het deeltje hierbij nog toe. In een hogere luchtdruk is de kans veel groter dat het
een molecuul raakt. En door de hogere snelheid komt er meer energie vrij.
Het is dus niet zo dat lage druk rood licht veroorzaakt en hogere druk geel/groen.
De kleur hangt niet af van de luchtdruk maar van de moleculen die zich in de atmosfeer bevinden.
Afb. 4.11
Profielwerkstuk Poollicht
35
4.6
Conclusie
Bij een lage luchtdruk duurt het langer voordat een geladen deeltje, afkomstig van de zon, in
botsing komt met moleculen in de atmosfeer. De aantrekkingskracht en de magnetosfeer
krijgen een steeds grotere invloed naar mate het geladen deeltje dichter bij de aarde komt.
Het deeltje krijgt een steeds grotere snelheid.
Als het deeltje op een molecuul botst veranderd de positie van de elektronen in het
molecuul. De elektronen komen in andere schillen terecht. De aangeslagen elektronen willen
graag terug naar hun oorspronkelijke positie. Bij het terugvallen naar de oorspronkelijke schil
komt energie vrij in fotonen doordat de schillen verschillende energieniveau’s bevatten.
De fotonen stralen op een bepaalde golflengte dat zichtbaar is als licht. Bij een variatie van
de golflengte verandert de kleur van het licht. De kleur van het licht is ook afhankelijk van
welk atoom een geladen deeltje heeft geraakt. Verschillende atomen kunnen met de emissie
van de stralingsenergie een eigen energiehoeveelheid creëeren. Ze hebben een eigen
golflengte die past bij een bepaalde kleur.
Omdat zuurstof en stikstof het meest voorkomen in de hogere lagen van de atmosfeer
ontstaan vaak de kleuren paars, groen en rood.
Profielwerkstuk Poollicht
36
Poollicht op andere hemellichamen
Profielwerkstuk Poollicht
37
5.0
Hoe ontstaat het poollicht op andere planeten?
5.1
Inleiding
Na de ontdekking van de achterliggende theorie zijn sterrenkundigen gaan kijken naar de andere
planeten. Men was nieuwsgierig of onze planeet de enige in het zonnestelsel was die dit verschijnsel
kon creëren.
Andere planeten zouden het op hun manier, ook moeten kunnen.
Planeten moeten wel aan bepaalde eisen voldoen om poollicht te laten verschijnen. Zo hebben ze
een magnetisch veld, energie van de zon of van een ander lichaam en een bepaalde conditie van de
atmosfeer nodig.
De aarde voldoet aan al deze voorwaarden.
Maar hoe wordt er op een andere planeet poollicht gevormd?
Afb. 5.1
Profielwerkstuk Poollicht
38
5.2
Jupiter
De eerste andere planeet waar poollicht werd
ontdekt was Jupiter.
Op 24 en 26 februari 2003 werd een infrarode
afbeelding gemaakt van het verschijnsel wat
het bewijs was dat er op andere planeten ook
poollicht voorkwam.
Omdat deze planeet een gasreus is vond men
het vreemd om daar het poollicht te
ontdekken. De achterliggende theorie van het
poollicht verschijnsel op Jupiter was echter
heel anders dan de theorie achter het poollicht
op onze aarde.
vulkanische activiteit worden er veel
geïoniseerde deeltjes de ruimte in geblazen.
De geïoniseerde deeltjes worden in de
magnetische baan van Jupiter naar de polen
gebracht, waar de richting van de veldlijnen
van de magnetosfeer zich de planeet in keren.
(Jupiter bezit een magnetisch veld dat zo sterk
is dat zijn invloeden zich uitstrekken tot
voorbij de baan van Saturnus.)
De meegebrachte geïoniseerde deeltjes van Io
komen in botsing met de atmosfeer van
Jupiter die hoofdzakelijk uit de waterstof en
helium bestaat. Er kunnen verschillende
kleuren ontstaan.
Onze aarde maakt namelijk gebruik van de
energie van de zon. De energie die de aarde
ontvangt door middel van zonnewind is groter
dan dat de planeet zelf uitstraalt. Gasreuzen
als Jupiter en Saturnus stralen al meer energie
uit dan ze van de zon ontvangen.
Jupiter creëert in feite zijn eigen poollicht. Alle
voorwaarden voor het verschijnsel poollicht
worden op een vreemde manier gebruikt en
toegepast. De omringde manen en de energie
van Jupiter hebben een groot effect op de
polen.
Door de botsing ontstaat net als bij onze aarde
poollicht. Dit poollicht is alleen vele malen
sterker dan aards poollicht. Het kan tot 5 uur
lang aanhouden en heeft een veel groter
oppervlak.
Dit is dus te verklaren door de activiteit van Io
en de energie die het hemellichaam zelf
uitstraalt. Jupiter straalt zelf energie uit door
de trage gravitationele4 samentrekking van
het lichaam. Het straalt 2,5 keer meer energie
uit dan dat het van de zon ontvangt. De
atmosfeer kan deze energie goed geleiden en
er ontstaat een veel helderdere aurora dan op
aarde.
Verder zorgt deze energie voor een grotere
magnetosfeer rond Jupiter. En hoe groter de
magnetosfeer hoe langer de magnetische
veldlijnen zijn. De Lorentzkracht heeft hier een
langere werking en hierdoor krijgen de
geïoniseerde deeltjes een groter snelheid. Het
zorgt voor krachtigere botsingen.
De maan Io is één van de 16 herkende manen
van Jupiter en bevindt zich het dichtste bij de
planeet. Deze maan is het meest actieve
vulkanische hemellichaam in het zonnestelsel.
Het kan enorme vulkanische pluimen creëren
die tot 300 km boven het oppervlak kunnen
reiken en elektromagnetische ontladingen
geven met een waarde oplopend tot 3 miljoen
ampère.
Io is een vulkanische maan die zwavel en
zwaveldioxide uitspuwt. Door de grote
Afb. 5.2
Profielwerkstuk Poollicht
39
De andere twee gallileïsche
manen Europa en
Ganymedes hebben door
het sterke magnetisch veld
van Jupiter ook een invloed
op de polen. Die is een stuk
kleiner omdat deze manen
niet erg actief zijn en een
bevroren oppervlak hebben.
Door radioactiviteit worden
watermoleculen (aanwezig
op beide planeten) gesplitst
en hebben de manen een
atmosfeer van waterstof en
zuurstof.
De twee manen bevinden
zich verder weg van Jupiter
vergeleken met Io. De
geïoniseerde deeltjes van
de manen volgen een
andere baan, in het
magnetisch veld van Jupiter,
die naar de polen toe leidt
(afbeelding 5.4). Op de
polen komen op drie
verschillende plekken
geïoniseerde deeltjes aan
van de drie manen. Op de
drie verschillende plaatsen
op de polen word poollicht
gevormd. Samen zorgt dit
voor een groot helder
oppervlak.
De vele ongelijktijdige
getijden van Jupiter hebben
veel effect op de
langdurigheid en de kans op
Afb. 5.3
Profielwerkstuk Poollicht
een poollicht die Io creëert.
Io kan zich 100 meter
verplaatsen ten opzichte
van Jupiter. Dit veroorzaakt
gravitationele
samentrekking van de kern
van Io en zorgt voor het
vulkanisme op de maan.
Als in een bepaald getij de
kern krachtiger wordt
samengetrokken is de kans
op een vulkanische
uitbarsting en dus de kans
op een poollicht op Jupiter,
waar de magnetische baan
in contact komt met de
atmosfeer, groter.
Afb. 5.4
40
5.3
Saturnus
Na de ontdekking van de theorie werden ook andere gasreuzen onderzocht op het verschijnsel
poollicht. In januari 2004 was het zo ver. Er werd poollicht met een infrarood camera ontdekt op
Saturnus, een andere gasreus die zich achter Jupiter bevindt. Er werd lang gedacht dat dit poollicht
precies dezelfde theorie bevatte als aards poollicht.
Maar op 16 februari 2005 ontdekte men één groot verschil met ons poollicht.
Het verschil is dat bij Saturnus de richting van de zonnewind niet belangrijk is als deze aankomt bij de
magnetosfeer. Ieder geïoniseerd deeltje word afgebogen door de Lorentzkracht, welke richting dit
deeltje ook heeft.
De magnetisch veldlijnen van de aarde lopen richting het noorden. Als de zonnewind naar het zuiden
aankomt word de magnetosfeer gedeeltelijk opgeheven en is de magnetosfeer open voor de
geïoniseerde deeltjes. Bij een tegengestelde richting hebben de geïoniseerde deeltjes geen toegang
tot de magnetosfeer.
Als de zonnewind aankomt en hij heeft dezelfde richting als de magnetosfeer worden de deeltjes als
het ware afgestoten en krijgen de geïoniseerde deeltjes geen kans om onder invloed van de
Lorentzkracht naar de polen te trekken.
Bij Saturnus blijkt de richting van de magnetische velden echter geen invloed te hebben op het
ontstaan van poollicht. Dit komt hoogstwaarschijnlijk kunnen komen doordat voor zo’n grote planeet
de magnetosfeer niet heel erg sterk is. Het laat ieder magnetisch veld binnen en dat veroorzaakt
verschillen in de verschijning. Er zijn 2 typen poollicht op Saturnus.
1. Het poollicht gaat mee met de rotatie van Saturnus.
2. Het poollicht staat stil en Saturnus gaat door met de rotatie.
Het verschil in type wordt bepaald door de richting van de zonnewind.
Komt de zonnewind uit de tegengestelde richting van de magnetosfeer dan gaat de aurora mee
roteren (type 1). Als dit niet het geval is blijft de aurora stilstaan (type 2).
Profielwerkstuk Poollicht
41
5.4
Mars
De laatste planeet waar het poollicht is ontdekt is onze achterbuurman Mars.
Op 9 juni 2005 zag men vreemde lichtverschijnselen op het zuidelijk halfrond van Mars.
Men dacht altijd dat er geen poollicht op Mars kon voorkomen door de ijle atmosfeer en de zwakke
magnetosfeer. Maar toch heeft men op Mars poollicht aangetroffen. Het poollicht op Mars is alleen
door de aanwezigheid van het verschijnsel rond de evenaar al een heel stuk vreemder.
Bij Mars gaat het niet om de magnetische veldlijnen die naar de polen trekken maar om de
plaatselijke magnetische velden die zich in de korst van de planeet bevinden. Mars heeft geen
magnetosfeer maar bepaalde gebieden waardoor zich een soort magnetische bel vormt over het
oppervlak die in de korst in verdwijnt (afbeelding 5.5).
Boven die plaatselijke magnetische rotsgebieden kan zich poollicht voordoen. Deze gebieden
bevinden zich grotendeels op het zuidelijk halfrond, maar ook rond de evenaar van Mars.
Een zonnewind kan met een magnetisch gebied in aanraking komen en zo net als op onze aarde het
lichtverschijnsel creëren.
Dit poollicht kan door het hoge CO2 percentage (97,98%) en verder een mengeling van andere gassen
in de atmosfeer niet erg helder zijn. De kleur die het vaak krijgt is ultraviolet.
Afb. 5.5 Plaatselijke magneetvelden op mars.
Afb. 5.6
Profielwerkstuk Poollicht
42
5.5
Planeten zonder poollicht
Bij sommige planeten hebben astronomen al vast kunnen stellen dat er nooit een poollicht in hun
hemel te zien zal zijn. De planeten missen bepaalde eigenschappen die essentieel kunnen zijn voor het
creëren van poollicht, zoals een atmosfeer of een magnetosfeer.
Maar er blijven onduidelijkheden over het verschijnsel. Niet alleen bij de planeten die geen poollicht
creëren, maar ook bij planeten waarop het poollicht wel gevormd word.
Zo is het bijvoorbeeld vreemd dat Jupiter beïnvloeden wordt door drie Gallileïsche manen. De manen
Ganymedes en Europa hebben een ijle atmosfeer in vergelijking met Io en kunnen dus weinig
geïoniseerde deeltjes afgeven aan de magnetische veldlijnen naar de polen van Jupiter.
En waarom is er niks bekend over vormingen van poollicht op de planeten Uranus en Neptunus?
Beide planeten bevatten alle voorwaarden om een poollicht te kunnen laten verschijnen. Zonnewind
bevat genoeg snelheid om beide planeten te kunnen bereiken en de planeten bevatten genoeg
atmosferische bestanddelen om een zonnewind mee in aanraking te laten komen.
Wat men wel al heeft vast kunnen stellen, na het ontdekken van het poollicht op saturnus, is dat
Mercurius en Pluto geen poollicht kunnen creëren. Beide planeten hebben vrijwel geen atmosfeer
doordat Pluto een bevroren planeet is en Mercurius is, net zoals de maan, van steen.
De luchtdruk is door de lage aantrekkingskracht zo laag dat een zonnewind bij één van de planeten
aan zou komen en met geen enkel atmosferisch deeltje in botsing zou kunnen komen. De gassen die
er boven het oppervlak ontstaan kunnen meteen wegdrijven van de planeet.
Venus (afbeelding 5.7) bijvoorbeeld heeft geen magnetosfeer. Zoals blijkt op Mars hoeft dat niet echt
een probleem te zijn.
Maar het verschil is dat Mars magnetische gebieden in de aardkorst heeft zitten door een vroegere
atmosfeer die de planeet heeft gehad. Venus daarentegen heeft nooit een magnetosfeer gehad. Er is
geen Lorentzkracht die de aangekomen geïoniseerde deeltjes doet versnellen.
Afb. 5.7 Venus
Profielwerkstuk Poollicht
43
5.6
Conclusie
Onze aarde is niet de enige planeet die voor het lichtverschijnsel kan zorgen. Bijna 5 jaar geleden
werden de eerste beelden vast gelegd van Jupiter met hetzelfde verschijnsel. In de jaren hierna
volgden meerdere planeten die het zelfde resultaat gaven.
Uiteindelijk kan ook op de planeten Jupiter, Saturnus en Mars poollicht ontstaan. Hoewel alle drie
vanuit een andere theorie worden verklaard, ontstaat er bij ieder een lichtverschijnsel boven het
oppervlak.
Het blijkt dat zowel gasreuzen als Jupiter en Saturnus als aardse planeten zoals Mars en de aarde
poollichten kunnen laten verschijnen.
Planeten die geen poollicht kunnen creëren, kunnen bepaalde atmosferische of magnetische
bestanddelen missen, die niet worden vervangen of aangepast. Door het niet compleet zijn van de
bestanddelen kan zich geen poollicht aan de hemel voordoen.
Mercurius en Pluto missen het bestanddeel ``atmosfeer’’ en Venus de ``magnetosfeer’’.
In sommige gevallen is het nog niet duidelijk waarom de planeten het poollicht niet kunnen vormen.
Uranus en Neptunus zijn voorzien van alle eigenschappen die nodig zijn om een poollicht te kunnen
creëren, alleen is het nooit ontdekt.
Profielwerkstuk Poollicht
44
Onderzoek naar poollicht
Profielwerkstuk Poollicht
45
6.0
Welke onderzoeken worden er gedaan naar poollicht?
6.1
Inleiding
De mens is altijd al bezig geweest met het onderzoeken van verschijnselen in de natuur, zo
ook de poollichten. Poollichten bestaan al zo lang als de aarde, maar er is pas de laatste
eeuwen echt veel onderzoek naar gedaan. Men deed er vroeger wel onderzoek naar, maar
hadden niet de goede instrumenten en apparatuur.
Onderzoekers hebben vaak alleen een bijdrage kunnen leveren aan de achterliggende
theorie.
Een groot obstakel was voorheen dat men de ruimte nog niet in kon. En aangezien de ruimte
en vooral de zon een grote rol spelen in het vormen van poollicht, was het erg moeilijk om er
goed onderzoek naar te doen en correcte conclusies te trekken. Men wist niet goed waar het
poollicht zich allemaal verscheen en wanneer het plaatsvond.
Hoe kwam men achter de theorie van het poollicht?
Hoe wordt er onderzocht en waargenomen?
Afb. 6.1
Profielwerkstuk Poollicht
46
6.2
Historische onderzoeken naar poollichten
De poollichten danken hun naam aan Galileo Galilei (Afbeelding 6.2). Hij gaf de
poolichten hun wetenschappelijke naam die wij nog steeds gebruiken, Aurora
Borealis. Dit betekend “morgenrood van het noorden”. De poollichten hebben
meerdere namen, die ze danken aan deze man.
Aurora Borealis, noorderlicht.
Aurora Australis, zuiderlicht
Aurora Polaris, poollicht
Galilei Galileo
(1564-1642)
Afb. 6.2
De eerste echte onderzoeken naar poollichten begonnen in de 18e eeuw.
In 1744 deed de Duitser Samuel Von Triewald al een experiment op het gebied van het poollicht. In
een donkere kamer, met een gaatje in de muur om het zonlicht door te laten, stelde hij een prisma,
een glas cognac en een scherm op. Lichtstralen die door de opening kwamen, werden gebroken en
waaierden uiteen bij doorgang door het prisma. Wanneer het gebroken licht langs het oppervlak van
de cognac kwam, werd een patroon op het scherm geprojecteerd. Dit was het begin van een
wereldwijde theorie die ervan uitging dat het poollicht ontstaat uit zonlicht dat gebroken wordt door
verstrooide gassen, die in de atmosfeer verdampen. Deze gassen werden door de wind meegevoerd
waardoor er een aurora ontstond.
De eerste persoon die onderzoek deed naar de zonnevlekken was een apotheker en sterrenkundige
uit Duitsland, genaamd Samuel Schwabe. Sinds 1826 noteerde hij dagelijks het aantal zonnevlekken.
Hij deed dit over een periode van 10 jaar.
In het jaar 1840 ontdekte een Engelse sterrenkundige en ook militair, genaamd Sir Edward Sabine,
dat er een relatie was tussen het magnetisch veld van onze aarde en de zonnevlekken (afbeelding
6.6). Hij deed meerdere onderzoeken, waaronder een onderzoek naar magnetische stormen die de
naalden van een kompas deden afwijken. Hij kwam er achter dat dit tegelijkertijd op de noord- en
zuidpool voorkwam en kreeg de Engelse regering zover dat ze in 1840 verschillende meetstations
bouwden zodat hij het fenomeen verder kon onderzoeken. Na veel metingen en analyses kwam hij er
achter dat magnetische stormen een levenscyclus hadden van 11 jaar. Sir Edward Sabine legde zijn
eigen resultaten naast die van de Duitser Samuel Schwabe en trok de conclusie dat er een relatie
bestond tussen zonnevlekken en storingen in het aardmagnetisme.
1853, Hendrik Antoon Lorentz werd geboren (afbeelding 6.3). Hij is één
van de meest bekende natuurkundigen van Nederland. In 1902 ontving hij
de Nobelprijs voor Natuurkunde. Hij werkte samen met onder andere
Marie Curie en Albert Einstein. Ook was hij de man die de formule voor de
Lorentzkracht uitvond. Hij deed tijdens zijn leven veel onderzoek naar de
snelheid van het licht. In 1875 verklaarde hij hoe de kleurschifting van het
licht in zijn werk gaat en in het jaar 1878 kon hij het verband tussen de
dichtheid van een stof en zijn brekingsindex verklaren. Hieruit ontstond de
beroemde Lorentzformule.
Afb. 6.3 Hendrik Antoon Lorentz
FL = Bq . V
Profielwerkstuk Poollicht
Afb. 6.4
47
(1853-1928)
In 1897 voegde Kristian Berkeland, een natuurkundige uit Noorwegen, er nog iets aan toe. Hij deed in
1897 en 1903 mee aan expedities om de hoogte van het noorderlicht te bepalen. Hij slaagde erin om
foto’s te maken van het noorderlicht op twee plekken die 3,4 km uit elkaar lagen. Met een
driehoeksmeting stelde hij vast dat het noorderlicht zich op 100 km hoogte bevond. Hij was ook een
van de eersten die erachter kwam dat zonnewind iets te maken had met het verschijnen van een
poollicht.
In het begin nam niemand de ideeën van Kristian Berkelandse serieus. Ze gingen er vanuit dat alles
wat hij waarnam puur toeval was geweest. Carl Stormer veranderde dit. Stormer deed berekeningen
met de bewegingen van geladen deeltjes in een eenvoudig magnetisch dipoolveld. In 1907
publiceerde hij een artikel waarin hij beschreef hoe geladen deeltjes spiraliseren om de magnetische
veldlijnen. In het magnetisch veld van de aarde lopen de veldlijnen op grotere hoogte verder uit
elkaar. Als de deeltjes op en neer spiraliseren langs de veldlijnen maken ze steeds kleinere en dichter
op elkaar liggende lussen naarmate ze dichter bij de aarde komen. Op een gegeven moment houdt
de neerwaartse bewegingen op bij de spiegelpunten en begint het deeltje weer terug, naar buiten
toe, te spiraliseren.
In de beginjaren van de 20ste eeuw werd de eerste
aanzet tot de theorie van de kwantummechanica7
gegeven door Max Planck in zijn studie
gepubliceerd (afbeelding 6.5). “Zur Theorie des
Gesetzes der Energie-Verteilung im NormalSpektrum” over het probleem van de straling van
een zwart lichaam. Planck kan de experimentele
resultaten voor deze straling verklaren door aan te
nemen dat licht korrelig is en in
standaardpakketjes (quanta) komt. Hij bedoelde dit
als een rekentruc. De kwantummechanica is een
intuïtief moeilijk te doorgronden theorie, die in de
beginperiode op veel weerstand stuitte. Albert
Einstein had later bezwaar tegen de kansverdeling
van deeltjes: “God dobbelt niet”. Hij geloofde dat
de onzekerheden van de kwantumtheorie niet
reëel waren, maar dat er ‘verborgen variabelen’
waren, die we nog niet kennen, die alsnog de
theorie verklaarbaar zouden maken. Ook Max
Planck zelf meende dat ‘zijn’ kwantumtheorie later
vervangen zou worden door een meer
deterministische theorie zonder ‘vage’ statistische
eigenschappen. Latere experimenten hebben die
stelling echter onhoudbaar gemaakt. Maar Einstein zelf
gaf in 1905 Plancks methode een nieuwe toepassing.
Hij kon er het foto-elektrisch effect mee verklaren.
Profielwerkstuk Poollicht
48
Afb 6.5
Max Planck ( 1858 – 1947 )
In het jaar 1957 kwam men er tijdens het
internationaal geografisch jaar achter dat de energie
afkomstig van de zon vrijkomt op een hoogte tussen de
80 en 100 kilometer en dat dit er voor zorgt dat het
kleurrijke poollicht te zien is.
Het internationaal geofysisch jaar duurde van 1 juli
1957 tot 31 december 1958 en er deden ruim 60
landen aan mee. In een periode van anderhalf jaar
werden vanaf circa 2000 meetpunten metingen
gedaan. In Nederland kwam er een automatische
equator tafel in de Koninklijke sterrenwacht van Ukkel
zodat men de zon continu in de gaten kon houden.
Afb. 6.6 Sir. Edward Sabine ( 1788-1883 )
Profielwerkstuk Poollicht
49
6.3
Huidige onderzoeken naar het poollicht
Tegenwoordig doet men veel meer onderzoek naar het ontstaan van poollichten en de relatie van
poollichten met de zon.
Eigenlijk doet ieder land wel onderzoek en ze doen allemaal andere dingen. Sommige landen
onderzoeken waar poollichten voorkomen en wanneer, anderen wat de zon te maken heeft met de
poollichten en weer anderen doen onderzoek naar poollichten op andere planeten.
6.3.1
Onderzoek naar de zon
Het jaar 2007 is het ``heliofysisch jaar” van de Verenigde Naties. De wetenschappelijke gemeenschap
hebben dit jaar in plaats van geofysisch jaar heliofysisch jaar genoemd omdat ze niet alleen de studie
van de zon (Helios) maar ook de relatie van de zon met de aarde wilden bestuderen (afbeelding 6.7).
Met het heliofysisch jaar willen ze mensen stimuleren om meer onderzoek te doen naar de ruimte en
mensen de schoonheid van de zon en de ruimte laten zien. Dit jaar was een van de georganiseerde
activiteiten een tentoonstelling over de zon in het Planetarium van de Koninklijke Sterrenwacht van
België.
Afb. 6.7
In het jaar 1990 stuurde BIRA (Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie) een satelliet genaamd
Ulysses de ruimte in. Ulysses is gemaakt om de snelheden van zonnewind op de polen en bij de
evenaar te meten. Ulysses is nog steeds in gebruik en stuurt dus al 17 jaar gegevens naar de aarde.
Door de gegevens van Ulysses te bekijken en te onderzoeken heeft men uitgevonden dat de snelheid
bij de polen hoger is dan bij de evenaar (afbeelding 6.8).
Profielwerkstuk Poollicht
50
Afb 6.8 Ulysses meet de verschillende snelheden.
Het BIRA heeft ook onderzoek gedaan naar de magnetosfeer. De verbinding tussen zonnewind en de
magnetosfeer veroorzaakt een aparte stroom in de magnetosfeer die het mogelijk maakt om energie
op te slaan. Ze ontdekten dat een substorm (lichte versie van een magnetische storm) er voor kan
zorgen dat die opgeslagen energie zich plotseling ontlaadt met als mogelijk gevolg het ontstaan van
een heel fel en kort poollicht.
Het BIRA doet op het moment ook veel onderzoek naar de poollichten zelf. Ze bekijken ze vanuit de
ruimte door middel van het ruimtevaartuig CLUSTER.
Afb 6.9
Profielwerkstuk Poollicht
51
Een ander onderzoek dat momenteel
ontwikkeld wordt is te zien geweest op de
televisie (Discovery Channel). Men wil een
voertuig de ruimte in sturen om in de buurt
van de zon onderzoek te doen. Ze willen op
een veilige afstand van de zon een onbemand
voertuig laten zweven. Dit voertuig heeft
meerdere “cellen”, gemaakt van platina en
silicium. Onderzoekers willen proberen om de
kleine fotonen en andere magnetisch geladen
deeltjes op te vangen in de cellen (afbeelding
6.10). Men hoopt dat de kleine deeltjes zullen
blijven hangen in de molecuulstructuur van de
cellen. Ze kunnen onderzoeken of de
hoeveelheid deeltjes en de verschillende
soorten deeltjes invloed hebben op de kleur,
duur en felheid van de poollichten. Ook willen
ze onderzoeken of er tijdens zonnewind meer
deeltjes of andere soorten deeltjes vrijkomen
dan normaal. Men verwacht dat ze dit rond
2010 uit zullen kunnen gaan voeren.
Afb. 6.10
Profielwerkstuk Poollicht
52
6.3.2
Poollicht op andere planeten
Er wordt op dit moment veel onderzoek gedaan naar de poollichten die te zien zijn op andere
planeten (afbeelding 6.11 en 6.12). De Koninklijke Universiteit van Leuven (België) bijvoorbeeld heeft
hier de laatste jaren veel onderzoek naar gedaan.
Er werd altijd gezegd dat de voorwaarden om een poollicht te kunnen creëren, een magnetisch veld
en een atmosfeer waren. De wetenschappers in Leuven ontdekten dat de poollichten op Jupiter,
Saturnus en Mars “anders” waren dan die op aarde. Ze hebben de volgende kenmerken.
De poollichten hebben andere kleuren
Grotere en snellere veranderingen in het poollicht
Er is een grotere magnetosfeer
Afb. 6.11 Poollicht op Jupiter
Afb. 6.12 Poollicht op Saturnus
Profielwerkstuk Poollicht
53
6.3.3
Het opwekken van poollichten
In Amerika is men op het moment druk bezig om uit te zoeken of men zelf een poollicht op kan
wekken. Op kleine schaal kan dit al maar op grote schaal in de buitenlucht is het nog nooit
geprobeerd.
Op 2 februari 2005 hebben onderzoekers van het HAARP (High Frequency Active Auroral Research
Program) in Alaska dit geprobeerd.
Voor het project gebruikten ze enkele antennes en een generator van 1 megawatt. Elke 7,5 seconden
stuurden ze een radiogolf de lucht in. Men zag tijdens het experiment enkele groene spikkels
verschijnen (afbeelding 6.13). Tijdens het experiment was er ook een echt poollicht te zien. Dit
poollicht bevond zich op 80km hoogte.
Afb. 6.13 Gemaakte foto’s tijdens het experiment.
Hetzelfde experiment is ook nog een keer uitgevoerd door onderzoekers van de Cornell
University uit New York. Zij gebruikten een 960 kW zender en meerdere antennes.
Profielwerkstuk Poollicht
54
6.4
Waarnemingen van poollichten
Poollichten komen overal op aarde voor. Alleen zijn ze niet overal even vaak en even duidelijk te zien.
Een poollicht is het meest intens tussen ongeveer 22.00 uur en 00.00 uur ’s avonds.
Een helder poollicht is meestal zo om de 27 dagen te zien. In de late herfst en vroege lente worden
de meeste poollichten gezien.
Tijdens een zonminimum zijn de poollichten 20 tot 30 % minder vaak te zien dan normaal. Een
zonminimum komt eens elf jaar voor.
Er is een erg groot verschil tussen de polen, de evenaar en het Middellandse zeegebied wat betreft
het voorkomen van poollicht (tabel 6.1). In de “Noorderlichtzone”, die ligt op 67,5° noorderbreedte is
bijna iedere heldere winternacht een poollicht te zien, terwijl in het Middellandse zeegebied slechts
om de elf 1 of 2 keer een poollicht te zien is. En precies op de evenaar is gemiddeld 1 keer in de 200
jaar een poollicht te zien.
Tabel 6.1 Onderstaand schema geeft het aantal dagen per jaar dat poollicht zichtbaar is in een percentage
Plaats
Barrow,
Alaska
Churchill,
Canada
Fairbanks,
Alaska
Tromsö,
Noorwegen
Kiruna,
Zweden
Anchorage,
Alaska
Winnipeg,
Canada
Calgary,
Canada
Oslo
Montreal
Bangor, VS
Edinburgh
New York
Moskou
Denver, VS
Melbourne
Sydney
Kaapstad
Los Angeles
Rome
MexicoStad
Buenos
Aires
Tokio
Profielwerkstuk Poollicht
Percentage
100
100
90
90
80
30
20
18
10
10
9
8
4
3
3
3
1
0,5
0,5
0,1
0,05
0,01
0,01
55
weer.
Ook in Nederland zijn af en toe Poollichten te zien. Helaas niet erg vaak, omdat ons land zich ver zijn
van de polen bevindt. Ook zijn bij ons de poollichten niet even duidelijk waar te nemen als op de
polen.
De meest recente waarneming van een poollicht in Nederland was op 19 december 2006 (afbeelding
6.14 en 6.15). De verwachting is dat er in Nederland pas in 2010 weer een poollicht te zien zal zijn,
omdat we op dit moment in een zonneminimum zitten.
Afb. 6.14
Afb. 6.15 Poollicht in Nederland.
Profielwerkstuk Poollicht
56
6.5
Conclusie
In de 17de eeuw gaf Galileo Galilei de wetenschappelijke naam aan het kleurverschijnsel in
de lucht.
Pas halverwege de 18de eeuw begon men met het onderzoeken van het poollicht. Er werden
echter incorrecte theorieën bedacht over het ontstaan van het poollicht.
In de 19de eeuw kwam een engelsman erachter dat de zon een invloed heeft op de
magnetosfeer van de aarde. Hierna werden er goede bewijzen gevonden voor de theorieën
die bedacht waren. Verschillende wetenschappers zoals Hendrik Antoon Lorentz en Sir.
Edward Sabine kwamen steeds meer te weten over wat er zich precies achter het poollicht
verschuild. Met de komst van de kwantummechanica, in de 20ste eeuw, werd de theorie
achter de verschillende kleuren van het poollicht achterhaald.
Tegenwoordig wordt er onderzocht of men zelf poollicht kan op kan wekken. Op een kleine
schaal wordt geprobeerd het poollicht na te bootsen.
In het heelal wordt er onderzocht of poollicht zich ook voor doet op andere planeten. Op de
planeten Jupiter, Saturnus en Mars is dit al ontdekt. Verder houdt men de zon en de
magnetosfeer goed in de gaten.
Poollicht kan overal gezien worden, alleen zal het in verschillende gebieden vaker
voorkomen dan anderen. In de landen die op de evenaar liggen is het poollicht zelden te zien
maar de landen bij de polen zoals Canada krijgen dit verschijnsel vele nachten te zien.
Poollicht is in Nederland niet vaak te zien omdat ons land te ver van de Polen af ligt. Het
poollicht is in september 2006 voor het laatst gesignaleerd.
Profielwerkstuk Poollicht
57
Experiment
Profielwerkstuk Poollicht
58
7.0
Experiment met licht
7.1
Onderzoeksvraag
Net als de Amerikanen en Samuel Von Triewald willen wij met ons experiment onderzoeken of het
poollicht door ons zelf ook op te wekken is.
De verschillende eigenschappen voor het creëren van poollicht hangen samen met dit experiment. Er
wordt op dezelfde manier licht geproduceerd zoals het bij poollicht gebeurt, alleen op een kleine
schaal.
Hierbij moet wel goed rekening gehouden worden met de verschillende theorieën van onderzoekers.
Er moet een vergelijkbare verklaring zijn voor ontstaan van het poollicht in het experiment.
Onderzoeksvraag:
Hoe kan men zelf poollicht opwekken?
7.2
Hypothese
We verwachten dat er door middel van het schieten van elektronen in een lage druk, een
lichtverschijnsel ontstaat.
De lage druk is nodig voor het versnellen van de elektronen. Door een hogere druk zouden ze direct
botsen met de moleculen in gasvorm. Er wordt dan niet genoeg energie afgegeven om zichtbaar licht
te creëren zonder daar genoeg energie bij af te geven.
De energie die vrij komt bij het terugvallen van de elektronen naar hun oorspronkelijke schil in een
molecuul zijn fotonen die op een bepaalde afstand van elkaar vrijkomen, dit is de golflengte.
De kleur van het licht zal afhangen van de elementen waar de elektronen tegenaan botsen.
Profielwerkstuk Poollicht
59
7.3
Uitvoering
Dit experiment heeft een vrij grote opstelling (afbeelding 7.1). Er is grof geweld nodig om de
elektronen een flinke snelheid te geven. Daarom is een Ruhmkorff, een grote condensator, nodig.
Het zorgt dat de stroomkring in pulsen gesloten wordt en er daardoor hoogspanning ontstaat.
Er worden twee
verschillende
experimenten met
verschillende gassen
uitgevoerd. Er wordt
gebruik gemaakt van
een mengeling van
gassen in onze
atmosfeer en een
aparte ontladingsbuis
met een klein
percentage neon.
Nodig:
Afb. 7.1
-Ontladingsbuis
-Ruhmkorff
-Vacuümpomp
-2 maal statief
-Spanningskastje
-Krokodillenbekjes
-Bekabeling
-Gasontladingsbuis met neon
Tabel 7.1
Benodigdheden:
Gasontladingsbuis stiksof
Ruhmkorff
Vacuümpomp
2 maal statief
Spanningskastje
Krokodillenbekjes
Bekabeling
Gasontladingsbuis neon
Profielwerkstuk Poollicht
Functie:
Opslagruimte met stikstof voor het laten versnellen van
elektronen
Creëert hoogspanningspulsen
Creëert een lage druk
Versteviging van de positie van de ontladingsbuis
Spanningsbron
Het contact tussen de bekabeling en de ontladingsbuis
Het aansluiten van alle componenten
Opslagruimte met neon voor het laten versnellen van
elektronen
60
7.4
Opstelling
AC
Vacuümpomp
Gasontladingsbuis
Ruhmkorff
Ruhmkorff
DC
Profielwerkstuk Poollicht
61
7.5
Experiment
Om een lage druk te kunnen creëren wordt er gebruik gemaakt van een vacuümpomp. De pomp
zuigt de moleculen uit de ontladingsbuis, waardoor er minder deeltjes in het gehele volume
voorkomen. Dit verschijnsel wordt lage druk genoemd.
Bij de uitvoering van het eerste experiment werd eerst de ontladingsbuis zo goed mogelijk luchtledig
getrokken. De luchtdruk nam hierbij af. Vervolgens is het spanningskastje aangezet en werd het
circuit opgeladen.
De Ruhmkorff vormt bij contact hoogspanning. Deze impuls gaat door de ontladingsbuis en forceert
de elektronen in een bepaalde richting te bewegen.
Het was niet nodig om de gasontladingsbuis met neon luchtledig te maken. Deze buis is luchtdicht
afgesloten en binnenin bevind zich een lage luchtdruk. De ontladingsbuis bevat uitsluitend het gas
neon. Dit tweede experiment was op dezelfde manier als het eerste experiment uit te voeren met als
uitzondering van de vacuümpomp.
7.6
Resultaten
Nadat de instellingen van de Ruhmkorff juist waren ingesteld en de stroomkring ging lopen was het
resultaat van het eerste experiment een paars lichtverschijnsel. Dit is de kleur violet, die ontstaat als
de elektronen in aanraking komen met stikstofmoleculen.
Afb 7.2
Afb 7.3
Afb.7.4
Bij het tweede experiment ontstond, door het herhalen van het experiment maar dan met
het gas neon, een blauwe gloed (afbeelding 7.4).
Profielwerkstuk Poollicht
62
7.7
Conclusie
Met dit onderzoek hebben we de theorie achter het lichtverschijnsel kunnen bewijzen. De foto’s
tonen aan dat dit lichtverschijnsel inderdaad ontstaat. De verschillende kleuren ontstaan door de
elementen die in de ontladingsbuis overblijven.
Beantwoording onderzoeksvraag:
Door de elektronen in de ontladingsbuis te versnellen krijgen ze een hoeveelheid kinetische energie
mee. Wanneer het elektron botst tegen een molecuul van het aanwezige element springen de
originele elektronen naar een hoger energieniveau.
De elektronen worden geforceerd om in hun eigen baan terug te gaan. Bij de terugvalling ontstaat
een pakketje energie, een zogenaamde foton. Dit is een pakketje met energie dat een bepaalde
golflengte meekrijgt. Deze golflengte is equivalent aan een kleur die wij mensen zien.
Bij een botsing van een elektron met een stikstofmolecuul ontstaat er bijvoorbeeld een paarse en bij
botsing met neon een blauwe –gloed. Deze kleuren ziet met ook op de natuurkundige spectraalplaat.
Profielwerkstuk Poollicht
63
8.0
Afsluiting
8.1
Conclusie
Inhoudelijk is poollicht niets anders dan geladen deeltjes die botsen met moleculen in de
atmosfeer. De energie die hierbij vrijkomt is voor de mens zichtbaar als licht.
Samenvattend:
Door reacties in de zon komen er veel geladen deeltjes
vrij die met een grote snelheid het heelal in geschoten
worden.
Door de magnetosfeer van de aarde of een andere
planeet wordt deze stroom deeltjes in banen naar het
hemellichaam geleid.
De deeltjes botsen met moleculen in de atmosfeer
waardoor elektronen een energieniveau opschuiven.
De elektronen willen terug naar hun ‘eigen’ schil en vallen
terug. Hierbij komt energie vrij in de vorm van een foton.
De hoeveelheid energie die vrijkomt staat gelijk aan een
zekere golflengte. De mens ziet een golflengte tussen de
400 en de 800 nanometer als zichtbaar licht. Als de
fotonen stroom deze hoeveelheid energie meekrijgt
wordt voor ons het ‘poollicht’ zichtbaar.
Afb. 8.1
Vroeger waren mensen vooral bang voor poollichten. Andere volken fascineerde het. Zij
gaven er een mooie betekenis aan. Tegenwoordig beschouwt men het als natuurkundig
verschijnsel.
In de afgelopen eeuwen hebben verschillende belangrijke wetenschappers een bijdrage
kunnen leveren achter de achterliggende theorie van het poollicht.
Afb. 8.2
Profielwerkstuk Poollicht
64
8.2
Begrippenlijst
Atmosfeer1
Gassen boven planeetoppervlak.
CME2
Coronal Mass Ejection – Plasma uitbarsting in bel-vorm.
Elektronen3
Negatief geladen deeltjes.
Gravitatie4
Aantrekkingskracht door massa van een hemellichaam.
Heliosfeer5
Het gebied in het heelal waar de zon invloed op heeft.
Kernenergie6
Energie die vrijkomt bij versmelting van molecuukernen.
Kwantummechanica7
De theorie achter de atomen.
Luchtdruk8
Aantal gasmoleculen per m3.
Magnetosfeer9
Het gebied om een planeet waar magnetisme heerst.
Neutrino’s10
Ongeladen deeltje zonder wisselwerking met materie.
Peta11
1 x 1015
Watt12
Eenheid van energie in Joule per seconden.
Poollicht13
Gekleurde gloed aan de hemel op een planeet.
Schil14
Energieniveau van atoom, afstand van elektron tot kern.
Spectrum15
`
De schaal aan elektromagnetische straling.
Veldlijnen16
De richting waarin een kracht werkt.
Zonnecyclus17
Periode van 11 jaar met verhoogde activiteit van de zon.
Zonnestelsel18
Verzameling planeten rond een actieve ster.
Zonnevlammen19
Plasmauitbarstingen aan het oppervlak van de zon.
Zonnevlek20
Gebied op de zon waar een zonnevlam ontstaat.
Zonnewind21
Verzameling geladen deeltjes in het heelal.
Profielwerkstuk Poollicht
65
8.3
Bronnen
Deelvraag 1
http://chandra.harvard.edu/photo/2007/jupiter/
http://www.answers.com/topic/europa
http://www.scholieren.com/werkstukken/18612
http://www.astronomie.nl/beeldbank.php?cat=43&img=453
http://www.europlanetarium.be/view.php?id=448
http ://www.infoster.be/negepl/sol.html
http ://www.urania.be/sterrenkunde/waarnemen/poollicht/poollicht20031030.php
Deelvraag 2
http ://www.xs4all.nl/~carlkop/auralern.html
http ://www.kennislink.nl/web/show ?id=111916
“Chemistry” Redactie Zumdahl zesde druk
Profielwerkstuk 6 VWO magnetisme
Natuurkunde Overal 5 VWO
Deelvraag 3
http://allesoversterrenkunde.nl/content.shtml?http://allesoversterrenkunde.nl/cgibin/scripts/db.cgi?db=nieuws&uid=default&ID=1756&ww=1&view_records=1
http://www.spacepage.be/content/view/1352/53/
http://www.spacepage.be/content/view/798/53/
http://www.infoster.be/negepl/jupite.html
http://www.urania.be/sterrenkunde/zonnestelsel/manen-groot.php
http://allesoversterrenkunde.nl/content.shtml?http://allesoversterrenkunde.nl/cgibin/scripts/db.cgi?db=nieuws&uid=default&ww=on&ID=582&view_records=1
http ://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnevlek
http ://www.sterrenkunde.nl/index/encyclopedie/kometen.html
Deelvraag 4
http ://www.nrc.nl/W2/Lab/Profiel/DeZon/
http ://www.kennislink.nl/web/show ?id=173939
“Doorbraken in de Natuurkunde” Redactie Machiel Keestra
Binas vijfde druk
Binas tweede druk
Natuurkunde Overal 5 HAVO
Deelvraag 5
http://nl.wikipedia.org/wiki/Mars_(planeet)#Atmosfeer
http://www.xs4all.nl/~ghsimons/uranus.htm
http://www.urania.be/sterrenkunde/zonnestelsel/uranus.php
http://www.infoster.be/negepl/jupite.html
http://allesoversterrenkunde.nl/cgibin/scripts/db.cgi?db=nieuws&uid=default&ID=837&mail_records=1&ww=on
http ://users.pandora.be/hhc.tervuren/DELP/oplossingzonnestelsel.htm
http ://nl.wikipedia.org/wiki/Neptunus_%28planeet%29
http ://www.spacepage.be/index.php ?option=com_content&task=view&id=1338&Itemid=53
http://nl.wikipedia.org/wiki/Pluto_(dwergplaneet)
http://www.urania.be/sterrenkunde/zonnestelsel/terrestrische.php
Profielwerkstuk Poollicht
66
Deelvraag 6
http://www.nieuwsblad.be/Article/Detail.aspx?articleID=g1mfg9kc
http://www.njrs.nl/?nav=themas&sub=sterrenkunde&bericht_id=81
http://www.pgserve.demon.nl/Astro/jupiter.htm
http://saturn.jpl.nasa.gov/news/press-release-details.cfm?newsID=542
http://saturn.jpl.nasa.gov/news/press-release-details.cfm?newsID=542
http://www.saturntoday.com/news/viewpr.html?pid=16180
http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2005/12/12_mars.shtml
http://www.astronomie.be/forum/viewtopic.php?p=420&sid=e408e9f4141c1554a70b289a276a8b8
b
“Zo doen wij dat” Vaardighedenboekje
Afb. 8.3
Profielwerkstuk Poollicht
67
8.4
Interview met Mevrouw Damen van de Leidse Universiteit.
We hebben een interview gehouden met
mevrouw Maaike Damen. Zij doet
sterrenkundig onderzoek en heeft voor ons
een aantal vragen beantwoord. Mevrouw
Damen heeft ons illustraties met duidelijke
informatie gegeven die goed passen bij het
interview.
8.4.1 Vragen
Hoe lang doet u al sterrenkundig onderzoek?
Ruim twee jaar geleden ben ik begonnen met professioneel onderzoek. Ik bestudeer het
ontstaan en de ontwikkeling van sterrenstelsels zoals onze Melkweg.
Op 19 december 2006 is het Noorderlicht voor het laatste gesignaleerd in Nederland. Heeft
u het gezien? Of heeft u er iets van gehoord?
Helaas heb ik het gemist! Ook verder noordelijk heb ik het poollicht nog nooit gezien.
Per jaar is het poollicht ongeveer 6 dagen(!) in Nederland zichtbaar, maar het is bijna nooit
zo mooi als wanneer je het in het verre Noorden ziet.
Denkt u dat er nog veel onduidelijkheden zijn over de aurora’s, die nog moeten worden
opgelost? Zo ja, wat zou er onderzocht moeten worden?
Ik ben geen expert op dit gebied, maar ik denk dat we een duidelijk beeld hebben van
aurora’s. We kunnen de kleuren en locatie verklaren en zelfs voorspellen wanneer er een
periode van veel poollicht aankomt. Als jullie hier meer details over willen weten, kan ik hier
nog dieper op in gaan. Laat het me maar weten.
Het raadsel poollicht hebben we dus redelijk opgelost. Maar behalve dat een aurora van
zichzelf een heel interessant verschijnsel is, kan het ons ook meer vertellen over de zon en
onze atmosfeer. Het poollicht geeft ons een direct signaal van heftige processen die zich op
het oppervlak van de zon afspelen. Ook ontstaan aurora’s hoog in de atmosfeer. Door een
aurora te bestuderen, kunnen we dus informatie krijgen over de zon en onze atmosfeer.
Afb. 8.4
Profielwerkstuk Poollicht
68
Met wat voor sterrenkundige onderzoeken bent u vooral bezig?
Zoals ik zei onderzoek ik het ontstaan van sterrenstelsels. Een sterrenstelsel is een
verzameling van miljoenen sterren, zoals bijvoorbeeld onze eigen melkweg. Er zijn nog veel
raadsels over het ontstaan van alle sterrenstelsels en hoe het kan dat ze zo groot en zwaar
zijn. Dat probeer ik op te lossen.
Het is tegenwoordig bekend dat er ook op andere planeten poollichten zijn ontdekt.
Verder zijn er nog onderzoeken gaande. Weet u hier meer over?
Helaas weet ik hier niet van. Het poollicht op aarde ontstaat doordat ons magnetisch veld
kleine deeltjes, afkomstig van de zon, afbuigt, waarna die deeltjes in onze atmosfeer het
poollicht doen ontstaan. Op elke andere planeet met een magnetisch veld en een atmosfeer
zou dus in principe poollicht mogelijk kunnen zijn.
Hoe ontstaat uit de zon een zonnewind?
Aurora’s ontstaan ondermeer door zonnewind. Wat is in uw woorden een zonnewind?
Het oppervlak van de zon is heel onstuimig. Er zijn verschillende effecten die de deeltjes aan
the oppervlak tot grote hoogten doen opstijgen. Deze deeltjes worden tot een miljoen graden
opgewarmd en sommige krijgen hierdoor zo’n hoge snelheid dat ze ontsnappen. De stroom
van ontsnapte zonnedeeltjes noemen we zonnewind.
Afb. 8.5 Aan het oppervlak van de zon vindt een uitbarsting van
zonnedeeltjes plaats. De deeltjes vormen een zonnewind richting
aarde. De paarse lijnen stellen het magnetisch veld van de aarde
voor die de deeltjes in bepaalde banen leiden
Wat doet een zonnewind precies met ons hemellichaam?
Het effect van een zonnewind op de zon is niet zo heftig. Het massaverlies lijkt behoorlijk: 10
miljard kg per jaar. Maar als je dat bekijkt over de hele leeftijd van de zon, is de zon door de
zonnewind slechts 0.1% van haar massa verloren.
Vindt een zonnewind vaak plaats? Zo ja, hoe vaak ongeveer?
Zonnewind ontstaat continu, alleen is het niet altijd even heftig. Dit staat in verband met iets
wat we zonnevlekken noemen (afbeelding 8.3). Zonnevlekken zijn donkere vlekken aan het
oppervlak van de zon en op een zonnevlek is de activiteit van de zon het heftigst. Het
oppervlak van de zon is voortdurend in beweging en zo gebeurt het dat de zonnevlekken van
boven naar beneden over de zon trekken. Als ze op de evenaar zijn is de activiteit het grootst,
zijn de zonnevlekken heftiger en zien we dus meer poollicht. Wat zonnevlekken precies zijn en
hoe ze ontstaan is nog een groot raadsel!
Profielwerkstuk Poollicht
69
Afb 8.6 Zonnevlekken als zwarte puntjes
Waar is de heliosfeer bij een zonnewind precies voor nodig en wat doet die?
De heliosfeer5 is het hele gebied waar de zonnewind zich bevindt en zijn invloed op uitoefent
(afbeelding 8.4). De volgende figuur laat duidelijk zien hoe groot de heliosfeer (heliosphere)
wel niet is. Ver buiten Pluto is het effect van de zonnewind dus nog steeds merkbaar. Ga je
nog verder van de zon af, dan kom je in de buurt van andere sterren en daar vind je geen
zonnedeeltjes meer. Buiten de heliosfeer en tussen de andere sterren zijn maar weinig
deeltjes te vinden. Al deze deeltjes bij elkaar noemen we het interstellaire medium
(interstellar medium). De heliosfeer ‘doet’ dus niet zoveel het is alleen de naam van de bol
waarbinnen we zonnewind aantreffen.
Afb. 8.7
Dat was het.. veel succes met het uitwerken hiervan en de rest van jullie werkstuk en als er nog
vragen zijn, dan hoor ik het graag!
Profielwerkstuk Poollicht
70
8.5
Problemen
-
8.6
Informatie Binas niet accuraat.
De vacuümpomp was niet sterk genoeg.
De magneetsensor was kapot.
Samenwerking.
Afwezigheid Leon.
Tijdens het experiment ontving Daniëlle elektrische schokken.
Dankwoord
Wij willen Dhr. G. Broers speciaal bedanken.
Hij is een geweldige hulp voor ons geweest bij de opstelling van het experiment en het meedenken
over de theorieën.
Dhr. Veenstra heeft ons, door zijn functie als begeleider, in de goede richting gestuurd.
Dhr. Vunderink (natuurkundige) heeft ons flink op weg geholpen met de theorie over poollicht.
Maaike Damen (sterrenkundige) heeft ons duidelijk gemaakt wat er zich in het heelal afspeelt
voordat er een poollicht op een planeet te zien is.
Als laatst willen we de heer F. Weggelaar bedanken voor het keurig afdrukken van dit enorme
verslag.
Allen bedankt.
Profielwerkstuk Poollicht
71
8.7
Logboek
Tijdens het onderzoeken is een logboek bijgehouden
met het aantal werkuren exact ingevuld. Ook andere
informatie zoals de activiteit en de datum zijn
weergeven.
Leon
Afb. 8.8
Tabel 8.1
Aantal Minuten
Datum
Tijd
Activiteit
75
7-sep
14:50 - 15:30
Onderzoek onderwerp
120
20-sep
21:45 - 23:45
Onderzoek onderwerp
120
24-sep
14:15 - 16:15
Vorming Taakverdeling
30
9-okt
12:30 - 13:00
Voortgangsgesprek
120
15-okt
20:00 - 22:00
Vooronderzoek Interview
360
16-okt
13:30 - 19:30
Interview Natuurkundige en Uitwerking
300
1-nov
17:15 - 22:15
Uitwerking Interview
120
5-nov
19:30 - 21:30
Vorming Samenvatting Interview
120
6-nov
14:30 - 16:30
Onderzoek Theorie en Voortgangsgesprek
240
7-nov
18:30 - 22:30
Onderzoek Theorie
360
10-nov
17:30 - 23:30
Onderzoek Deelvraag 2
360
16-nov
15:30 - 21:30
Onderzoek Deelvraag 2
360
17-nov
18:30 - 00:30
Beantwoording Deelvraag 2
270
19-nov
12:00 - 16:30
Onderzoek Deelvraag 4
180
20-nov
13:30 - 16:30
Onderzoek Deelvraag 4
210
21-nov
15:00 - 18:30
Beantwoording Deelvraag 4
330
23-nov
17:00 - 22:30
Opmaak
180
24-nov
19:00 - 22:00
Opmaak
300
25-nov
18:00 - 23:00
Opmaak
360
26-nov
17:00 - 23:00
Opmaak
360
27-nov
14:00 - 20:00
Opmaak
480
28-nov
18:30 - 02:30
Afronding
Totaal min. 5255
Profielwerkstuk Poollicht
Totaal uren 87,6
72
Daniëlle
Tabel 8.2
Aantal minuten
75
50
60
50
50
60
90
60
50
120
50
135
50
90
210
90
50
30
75
390
30
90
135
90
270
150
150
100
50
90
240
150
240
330
50
150
Totaal min. 4070
Datum
7-sep
17-sep
18-sep
21-sep
24-sep
30-sep
1-okt
2-okt
5-okt
7-okt
8-okt
9-okt
16-okt
3-nov
6-nov
7-nov
11-nov
18-nov
19-nov
20-nov
21-nov
22-nov
23-nov
27-nov
Profielwerkstuk Poollicht
Tijd
14:15 - 15:30
12:10 - 13:00
20:00 - 21:00
9:20 - 10:10
12:10 - 13:00
16:00 - 17:00
16:30 - 18:00
19:45 - 20:45
15:05 - 15:55
19:30 - 21:30
12:10 - 13:00
14:15 - 16:30
15:05 - 15:55
19:30 - 21:00
14:00 - 17:30
9:00 - 10:30
12:10 - 13:00
12:30 - 13:00
13:30 - 14:45
11:00 - 15:30
12:30 - 13:00
15:00 - 16:30
21:00 - 23:15
14:00 - 15:30
13:00 - 17:30
20:00 - 22:30
13:30 - 16:00
8:30 - 10:10
10:10 - 11:00
14:30 - 16:00
13:30 - 17:30
15:00 - 17:30
19:00 - 23:00
17:00 - 22:30
12:10 - 13:00
15:00 - 17:30
Totaal uren 67,8
73
Activiteit
Onderzoek onderwerp
Evalutatie experiment
Notitie hoofd- en deelvragen
Opmaak taakverdeling
Uitwerkingen taakverdeling
Onderzoek sterrenkundige
Vooronderzoek experiment
Vooronderzoek experiment
Gesprek met TOA
Contact sterrenwacht
Test experiment
Uitvoering experiment
Vorming interviewen
Uitwerking experiment
Afronding interview
Contact natuurkundige en sterrenkundige
Voortgangsgesprek groep
Voortgangsgesprek
Interview Natuurkundige
Onderzoek deelvraag 6
Voortgangsgesprek
Onderzoek deelvraag 6
Onderzoek deelvraag 6
Onderzoek deelvraag 6
Beantwoording deelvraag 6
Beantwoording deelvraag 6
Onderzoek deelvraag 4
Onderzoek deelvraag 4
Beantwoording deelvraag 4
Beantwoording deelvraag 4
Bewerkingen
Vorming Logboek
Controles
Opmaak
Opmaak
Opmaak
Franka
Tabel 8.3
Aantal Minuten
75
Datum
7-sep
14:15-15:30
Onderzoek Onderwerp
60
10-sep
9:30-10:30
Onderzoek Onderwerp
50
17-sep
12:10-13:00
Evaluatie Experiment
120
22-sep
13:00-15:00
Onderzoek Experiment
135
2-okt
14:15-16:30
Experiment
120
5-okt
16:00-18:00
Verwerking Experiment
50
8-okt
12:10-13:00
Voortgangsgesprek Groep
30
9-okt
12:30-13:00
Onderzoek Deelvraag 1
90
14-okt
13:30-15:00
Onderzoek Deelvraag 1
180
15-okt
13:00-17:00
Onderzoek Deelvraag 1
195
17-okt
18:30-21:45
Onderzoek Encyclopedie
180
18-okt
12:30-15:30
Beantwoording Deelvraag 1
150
19-okt
19:00-21:30
Beantwoording Deelvraag 1
255
20-okt
13:15-17:30
Beantwoording Deelvraag 1
135
23-okt
18:30-20:45
Onderzoek Afbeeldingen
105
27-okt
15:15-17:00
Onderzoek Afbeeldingen
150
31-okt
14:30-17:00
Contact Sterrenkundige
240
2-nov
11:00-15:00
Onderzoek Afbeeldingen
90
5-nov
9:00-10:30
Onderzoek Deelvraag 6
30
6-nov
12:30-13:00
Onderzoek Deelvraag 6
105
9-nov
16:15-18:00
Onderzoek Deelvraag 6
120
Tijd
Activiteit
19:00-21:00
Evaluatie Interview Sterrenkundige
150
14-nov
15:00-17:30
Voorbereiding Interview Sterrenkundige
165
15-nov
18:45-21:30
Beantwoording Deelvraag 6
210
14:00-17:30
Beantwoording Deelvraag 6
105
16-nov
20:30-22:15
Contact Sterrenkundige
90
19-nov
20:30-22:00
Verwerking Interview Sterrenkundige
180
21-nov
14:00-17:00
Beantwoording deelvraag 6
90
23-nov
165
15:30-17:00
11:00-13:45
Opmaak
24-nov
29-nov
8:00-9:45
Vorming Logboek en Bronnenlijst
40
9:50-10:30
Opmaak
Totaal min. 3330
Toraal uren 54
115
Profielwerkstuk Poollicht
74
Opmaak
9.7
Werkverdeling
Hoofdvraag:
Beantwoording en onderzoek (met behulp van internet en conclusies van onderzoek en deelvraag).
Leon
Deelvragen:
1. Historie van de poollichten.
- Wat vond de mens er van en wat voor betekenis hadden/hebben deze verschijnselen.
- Wanneer en waar hebben er signalisaties plaats gevonden en vanaf wanneer werden deze
signalisaties genoteerd?
- Wanneer was er voor het laatst een aurora gesignaleerd?
Franka
2.Poollicht Inhoudelijk
- De definitie en de werking
- Wat is de link tussen de magnetosfeer en de aurora´s?
Leon
3. Relatie poollicht en zon.
- Definitie zonnewind
- Wat kan/doet zonnewind?
- Ionen
- Wat gebeurd er met de magnetosfeer van een hemellichaam als zonnewind het treft?
Daniëlle
4.Verschillende kleuren
- De verschillende kleuren die kunnen ontstaan?
- Wat is de conditie van de atmosfeer?
- Definitie van de luchtdruk en de link.
Leon
5. Poollicht op verschillende hemellichamen
- Saturnus
- Jupiter
- misschien meer
- Wat voor magnetosfeer is daar aanwezig?
- Wat gebeurd er daar met de magnetosfeer?
Daniëlle
Profielwerkstuk Poollicht
75
6. Onderzoeken naar Poollicht
- Huidige onderzoeken naar poollicht
- Historische onderzoeken naar poollicht
- Waarnemingen
franka
Experiment (nabootsing)
- Evaluatie experiment:
- Opzet + Test:
- Onderzoek:
- Verwerking resultaten:
- Conclusie vorming:
Franka en Daniëlle
Franka en Daniëlle
Leon, Franka, Daniëlle
Leon
Leon
Interview deskundige
- Vorming interview:
- Contact Mvr. Stekelenburg:
- Interview:
Daniëlle, Franka
Daniëlle
Daniëlle, Leon
Verslag:
- Opmaak
- Vorming verslag:
- Verbeteringen
Leon
Leon, Daniëlle, Franka
Daniëlle
Profielwerkstuk Poollicht
76
Page intentionally left blank
Profielwerkstuk Poollicht
77