Herkomst Aurora's

[Michel Uphoff]

Opmerking moderator

afgesplitst van dit topic

 
Toevallig publiceerde ESA vandaag een interessant artikel over atmosfeerverlies en plasmapluimen: klik

[ScienceGuy]

Toevallig publiceerde ESA vandaag een interessant artikel over atmosfeerverlies en plasmapluimen: klik

 
"The interaction between incoming and outgoing material in Earth's magnetosphere is a hot topic at the moment; where exactly is this stuff coming from? How did it enter our patch of space?"
 
Inderdaad, waar komt het materiaal vandaan?

[Michel Uphoff]

Daar wordt in het artikel antwoord op gegeven: Niet alleen van de Zon zoals vroeger werd gedacht maar ook uit de atmosfeer:

 

Initially, scientists believed Earth's magnetic environment to be filled purely with particles of solar origin.

However, as early as the 1990s it was predicted that Earth's atmosphere was leaking out into the plasmasphere – something that has since turned out to be true.

Observations have shown sporadic, powerful columns of plasma, dubbed plumes, growing within the plasmasphere, travelling outwards to the edge of the magnetosphere and interacting with solar wind plasma entering the magnetosphere.

More recent studies have unambiguously confirmed another source – Earth's atmosphere is constantly leaking! Alongside the aforementioned plumes, a steady, continuous flow of material (comprising oxygen, hydrogen, and helium ions) leaves our planet's plasmasphere from the polar regions, replenishing the plasma within the magnetosphere. Cluster found proof of this wind.

...

Overall, about 1 kg of material is escaping our atmosphere every second

Waar precies het plasma ontstaat, is nog in onderzoek. Genoemd worden de ionosfeer en de plasmasfeer, maar elders (in de atmosfeer) wordt niet uitgesloten.
 

Net zoals op Jupiter trouwens.

 
Waar baseer je deze uitspraak op?

[ScienceGuy]

 
Waar baseer je deze uitspraak op?

 
Beetje denken kan geen kwaad.
Ik ga nogmaals de links geven
https://news.agu.org/press-release/explosions-of-jupiters-aurora-linked-to-extraordinary-planet-moon-interaction/
http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/1997/ast09dec97_3/
 
Zou het niet kunnen dat ze op Jupiter hetzelfde fenomeen zullen ontdekken, nl polaire fonteinen waarbij materiaal uit de polen wordt geschoten?
Ik geef hier gouden tips maar vrijuit spreken mag hier blijkbaar niet. Zoek het dan zelf uit.

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

Iedereen mag hier vrijuit spreken zolang het een wetenschappelijk basis heeft, en het geschrevene binnen de fatsoensnormen blijft. Lees bij twijfel over wat je hier wel en niet kan ventileren de forumregels (klik) nog eens goed door. Niet navolgen van deze regels kan een slot op het topic of ander ingrijpen tot gevolg hebben. Wij gaan er van uit dat men zich ook in dit topic aan deze regels wenst te houden en heropenen het daarom.

[Michel Uphoff]

nl polaire fonteinen waarbij materiaal uit de polen wordt geschoten?

 
Welke fonteinen bedoel je, en welk materiaal? Ik neem aan dat je doelt op de plasmapluimen en zuurstof, waterstof en helium ionen zoals in het ESA paper werd verwoord.
En welke polen bedoel je, de geografische of de geomagnetische polen? Ik neem aan dat je de geomagnetische polen bedoelt.
Wat bedoel je met 'uit de polen geschoten'? Ik neem aan dat je - gezien de samenstelling van dat plasma - doelt op uit de atmosfeer, waarbij de exacte hoogte waar de laagste ionen los komen nog een vraagstuk is.
 
Kloppen deze aannames, dan zijn we het denk ik wat dit betreft wel eens.
 
Een direct verband tussen de aurora's die zich op 90-400 km hoogte ophouden en die elektromagnetisch van aard zijn (aardmagnetisme, ionen), en de polaire vortexen welke weersystemen zijn (roterende lage drukgebieden) die zich op 5 tot 16 km hoogte ophouden is voor zover mij bekend afwezig.
 
Om de plasmapluimen te bekomen zijn geladen deeltjes nodig (anders heeft het magnetisch veld van de Aarde er geen interactie mee) en die ontstaan pas in de ionosfeer. De ionosfeer heeft meerdere lagen. Alleen de F laag boven 200 km hoogte is continue en de lagen eronder, tot 80 km hoogte, zijn alleen overdag aanwezig. Dat is logisch, want de oorzaak van het ioniseren van de ijle lucht op die hoogten is het hoogenergetische deel (uv, röntgen) van het zonlicht.
Een direct verband tussen het ozongat (O₃ op 20-30 km hoogte) en de plasmapluimen (mogelijk al beginnend op 80 km hoogte en zich uitstrekkend tot vele duizenden kilometers van de Aarde) is niet aanwezig voorzover mij bekend.
 
Nog even terugkomend op mijn aanname dat je de magnetische ipv. de geografische polen bedoelde; dit is nogal belangrijk. Hoewel ze zich nu vrij dicht bij elkaar bevinden is dat zeker niet altijd zo geweest. Hier een reconstructie van de geografische ligging van de noordelijke magneetpool over honderden jaren:
 

Wandering magnetic north pole 2023 keer bekeken

Klik voor grotere afbeelding.
 
Zoals je ziet moeten de plasmapluimen (die zich ophouden rond de 'put' bij de polen van het magneetveld) in het verleden vanaf totaal verschillende locaties, ver van de geografische pool, zijn ontstaan. Sterker, het magneetveld heeft zich in de loop van de geschiedenis van de Aarde een flink aantal keren volledig omgekeerd. Mogelijk is er zelfs sprake van dat het poollicht zich meerdere keren in de geschiedenis rond de evenaar ophield.
 
Terug naar het ozongat:
Volgens wetenschappelijke bronnen hebben de polaire vortexen inderdaad invloed op de hoeveelheid ozon bij de polen. In het algemeen: Hoe kouder het in die vortices is, hoe lager het ozongehalte ter plekke is. Een artikel hierover van Nasa vind je hier.

[ScienceGuy]

De polaire fonteinen komen thv de geografische polen. Het zijn deze fonteinen die de Aurora Borealis en Aurora Australis kleuren.
Goed dat je dat eigenlijk aanhaalt want op beelden is dit zeer duidelijk te zien.
Bekijk goed volgende beelden https://www.youtube.com/watch?v=8_V7c756Oro
 

 
 De locatie waar de aurora Australis ontstaat (of 'aangezogen' wordt?) is aangeduid met een rode pijl. Deze ligt duidelijk niet thv de magnetische zuidpool.
 
 
 
De bewering dat geladen deeltjes van de Zon via het magnetisch veld naar de magnetische polen omgeleid worden moet dus nader bekeken worden.
 
Wat je zegt over de plasmapluimen zal wel kloppen, komt overeen met het artikel. Veel meer data is er niet echt te vinden, dus dat is nog een vraagstuk.
Het mechanisme is nog onbekend. Krachtige straling is in staat is om ozon weg te blazen (gat) én kan plasmapluimen veroorzaken.
De grote vraag is: vanwaar komt deze straling?

[Jan van de Velde]

Op deze afbeelding wordt de zg magnetische pool aangeduid, oftewel de plaats waar de magnetische veldlijnen een inclinatie van 90° hebben (recht de grond in wijzen).

Die mag echter niet verward worden met de geomagnetische pool, zeg maar het statistische midden van het uitwendige aardmagnetische veld, dat de locatie van de aurora bepaalt:

 
http://www.gfz-potsdam.de/en/section/earths-magnetic-field/data-products-services/faqs/

 

 

Where are the magnetic poles?

There is a difference between the magnetic and the so-called geomagnetic poles. The magnetic poles are the locations where inclination is 90 degrees, i.e. where the field is perpendicular to Earth's surface. The geomagnetic poles are the poles of a pure dipole field. Here, the axis of the approximated dipole field crosses the Earth's surface. Secular variation caused movements of magnetic and geomagnetic poles.

The northern magnetic pole lies at present (2015) in the Arctic, at about 86 degrees North and 160 degrees West. Currently it moves northward by about 40km per year. The southern magnetic pole lies at about 64 degrees South and 137 degrees East. It only moves by less than 15km a year. The exact position of the points where inclination measurements show 90 degrees, however, can vary by up to 80 km within a day due to the external magnetic field contributions. The figure below shows the positions of magnetic (black) and geomagnetic (red) poles in the northern and southern hemisphere since 1590.

 

npole_01_f6a8afd345 2025 keer bekeken

 

spole_29146629fd 2025 keer bekeken

[/size]
Magnetic (black dots) and geomagnetic poles (red dots) between 1590 and 2015

En daarmee ligt die aurora toch wel weer op een plaats die voor haar locatie geen polaire fonteinen nodig heeft

[Michel Uphoff]

Aanvullend op de informatie van Jan, hier een aurora forecast van voorjaar 2015. In de animatie heb ik beide magnetische polen getekend, de magnetische noordpool (daar waar de veldlijnen verticaal staan) is een geel blokje, de geomagnetische pool is het rode blokje. 

 

Aurora forecast 2025 keer bekeken

Bron: Ovation NOAA. Klik om de animatie te starten.

Er is mooi te zien dat de Aurora Borealis het sterkst is aan de nachtzijde. Verder is goed te zien dat de geomagnetische pool zich (in tegenstelling tot de magnetische- en geografische-) ruwweg in het centrum bevindt. Ook voor de Aurora Australis geldt hetzelfde, zoals je hier kan verifiëren.

 

Het mechanisme is nog onbekend...

De grote vraag is: vanwaar komt deze straling?

 

Je kan dit blijven herhalen, maar daarmee wordt jouw kennelijke raadsel nog geen echt raadsel. Niet dat alle vragen beantwoord zijn, maar de hoofdlijnen zijn al lange tijd goed bekend. Dat kan je ook uit de artikelen in de diverse links die hier gegeven zijn opmaken. Het proces valt vereenvoudigd als volgt samen te vatten:

 

NOAA: The Aurora Borealis (Northern Lights) and Aurora Australis (Southern Lights) are the result of electrons colliding with the upper reaches of Earth’s atmosphere. (Protons cause faint and diffuse aurora, usually not easily visible to the human eye.) The electrons are energized through acceleration processes in the downwind tail (night side) of the magnetosphere and at lower altitudes along auroral field lines. The accelerated electrons follow the magnetic field of Earth down to the Polar Regions where they collide with oxygen and nitrogen atoms and molecules in Earth’s upper atmosphere. In these collisions, the electrons transfer their energy to the atmosphere thus exciting the atoms and molecules to higher energy states. When they relax back down to lower energy states, they release their energy in the form of light. This is similar to how a neon light works. The aurora typically forms 80 to 500 km above Earth’s surface.

 
Al sedert jaren zijn er aurora forecasts zoals de getoonde, gebaseerd op de ACE satellietwaarnemingen (klik) van de zonnewind, de stroom van geladen deeltjes die door de Zon worden uitgestoten. De interactie van deze deeltjes met de magnetische veldlijnen van de Aarde, en met name het breken en recombineren van die lijnen bij een vloedgolf van veel deeltjes door een CME (klik), of tijdens de perioden van hoge activiteit aan het oppervlak van de Zon (meer zonnevlekken) is de oorzaak van de aurora's.  Er wordt voorspeld wat op (zeer korte) termijn de sterkte van de aurora's is, zoals in bovenstaande animatie. Klik op de gegeven link om de huidige aurora voorspelling te bekijken.

 

Dat zouden wij natuurlijk nooit kunnen als de herkomst van de straling een onbegrepen raadsel is. Hier een mooie animatie van die interactie tussen zonnewind en aardmagnetisme:

 


Bron: NASA/Goddard Space Flight Center- Conceptual Image Lab.

 

Het is nu eenmaal zo dat het aan de polen het koudst is, waardoor de ozonlaag daar altijd het dunst is. Tevens is het zo dat de magnetische polen zich op dit moment niet al te ver van de geografische bevinden. Maar daarmee houdt het ongenschijnlijke 'verband' tussen aurora's c.q. ozongat en de geografische polen op.

 

Dit is een topic over het ozongat, en we wijken m.i. teveel van het topic af. Desgewenst openen we een nieuw topic 'Herkomst aurora's' als er nog behoefte is hierover verder te discussiëren.
 
[edit]En dat is inmiddels gebeurd

[Michel Uphoff]

Waar jouw bepaling van de geomagnetische pool vandaan komt weet ik niet. Graag een betrouwbare bron vermelden, liefst met de door diezelfde betrouwbare bron aangeduide geografische- en beide magnetische polen.
 
Hier een actuele afbeelding van de aurora van dit moment, opgehaald bij NOAA (klik). Er naast het kaartje (geroteerd en op schaal gebracht) dat Jan van de Velde eerder gaf:
 

post-28644-0-46114800-1468263725 2022 keer bekeken

Actuele corona australis voorspelling. Bron Noaa, Helmholtz Center Potsdam
 
Het lijkt mij wel duidelijk zo.
 

Het is dan ook geen raadsel waarom satellieten niet rechtstreeks boven de geografische polen vliegen?

 
Dat heeft helemaal niets met dit onderwerp te maken.

[ScienceGuy]

 
Australië ligt duidelijk linksboven. De 'staart' van Antarctica ligt dus rechtsonder. Het paarse punt ligt meer richting Australië dus, weg van de staart.
Mijn aanduiding van de rode stip is dus ongeveer juist van richting, kan mss inderdaad iets dichter bij het geografische zuiden liggen, maar zal niet veel schelen. Als je het niet begrijpt, doe jij anders een poging. Aanduiding van geomagnetische én geografische zuiden.

[ArcherBarry]

In hoeverre maakt het jaargetijde (buiten de ongeveer 60 dagen om de midzomernacht dat het 24 uur per dag licht is) uit om de aurora boreales te kunnen zien in Lapland? En in hoeverre is het mogelijk een paar dagen van te voren te kunnen voorspellen dat er een lichtshow komt?
 
Ik zal zeer graag een mooi spectakel willen zien, maar om de bonne fooi een vliegtuig + vakantiehuisje te boeken kan risico vol zijn.

[ScienceGuy]

In hoeverre maakt het jaargetijde (buiten de ongeveer 60 dagen om de midzomernacht dat het 24 uur per dag licht is) uit om de aurora boreales te kunnen zien in Lapland? En in hoeverre is het mogelijk een paar dagen van te voren te kunnen voorspellen dat er een lichtshow komt?
 
Ik zal zeer graag een mooi spectakel willen zien, maar om de bonne fooi een vliegtuig + vakantiehuisje te boeken kan risico vol zijn.

 
Ik zou niet gaan want de zonneactiviteit is redelijk stilgevallen.
Zonde van uw kostbare centjes. 
 
De herkomst van aurora's.
De Zon. Zo simpel is het. Wat kan wetenschap simpel zijn.

[Michel Uphoff]

@ScienceGuy: doe jij anders een poging. Aanduiding van geomagnetische én geografische zuiden.

Dat is in de afbeelding van bericht 10 al gedaan. Daar kan je alle drie die punten en hun wetenschappelijke bron terugvinden.

 
@Archerberry: Het Noaa brengt een 27 daagse voorspelling uit van de zonneactiviteit: klik

Op basis van die berichten kan je ruwweg bepalen of de kans op een mooie aurora klein of groter is. Maar zekerheid heb je niet.
Op het moment is het nogal rustig, de Zon is ruim over de top van cyclus 24 heen, en zal de komende jaren gemiddeld vrij rustig zijn. I.h.a. betekent dit ook minder frequente en minder spectaculaire aurora's:

 

ciclo_solar_24_grafico_jan_2015_20150126-094349 2024 keer bekeken

 

Dat wil niet zeggen dat je geen geluk kan hebben, maar wil je een grotere kans, dan moet je toch geduld hebben. Noaa voorspelt de kans op zichtbare aurora's (zie de eerdere links) wel vrij nauwkeurig, maar dan op de zeer korte termijn. Punt is dat de ACE satelliet zich in het Lagrange 1 punt tussen de Aarde en de Zon bevindt. Dat punt ligt op ongeveer 1,5 miljoen km van de Aarde.

 

lpunten 2024 keer bekeken

 

Pas als deze satelliet een deeltjesfront detecteert is een nauwkeurige voorspelling mogelijk. Maar de deeltjes schieten met een snelheid van 1,5 tot 3 miljoen km/uur naar de Aarde toe. Dus een nauwkeurige voorspelling is slechts mogelijk zo'n 0,5 tot 1 uur voor de gebeurtenis. Op zich is dit goed genoeg om noodmaatregelen te kunnen nemen m.b.t. gevoelige apparatuur, bijvoorbeeld in satellieten, maar ook op Aarde.

 

Coronal Mass Ejections, de incidentele grote uitbarstingen die - indien ze richting Aarde schieten - zorg kunnen dragen voor spectaculaire aurora's en forse problemen zijn op dit moment eigenlijk helemaal niet voorspelbaar.

 

Het wordt niet voor niets 'space weather' genoemd. Net zoals we weten dat het in de zomer iha warmer is, is het waarschijnlijk dat de Zon op het hoogtepunt van de zonnecyclus meer zonnevlekken, protuberansen en mogelijk ook CME's met de bijbehorende aurora's kent. Voorspellen dat het volgend jaar januari waarschijnlijk kouder is dan nu, is goed te doen. Maar of het op 9 januari vriest, nee, dat blijft een kwestie van kans.

[ArcherBarry]

Bedankt Michel,
 
Een ander ding wat ik afvraag is het volgende.
 
De Auroras worden dus veroorzaakt wanneer bepaalde stralingen botsen op zuurstof (geloof rode kleur) en stikstof (meen groene kleur) atomen. Het energie verlies door de botsingen veroorzaakt dus straling in het zichtbare licht spectrum, echter ontstaat er daarbij ook nog nevenproducten als bijvoorbeeld warmte, elektrische energie, isotopen, etc?