Weersvoorspellingen op de zon?!
Bij het horen van de naam “Hawaï” denken mensen al snel aan zon, zee en strand. Ik zal maar even toevoegen dat andere mensen bij de naam “Hawaï” al snel aan machtig grote telescoopkoepels denken. Om maar niet in een schizofrene toestand te geraken, zijn Jeroen Rietjens en Frans Snik, beide studenten aan de Technische Universiteit van Eindhoven, afgelopen herfst (u weet wel, toen het in Nederland zo regende en waaide) naar Hawaï getogen om de doorsnede van de hierboven genoemde associaties te gaan observeren: de zon.
De zon
|
|
|
Figuur 1: Afbeelding van de corona door een ultravioletcamera aan boord van Nasa’s TRACE satelliet in 2000. De kleuren zijn niet met het blote oog waarneembaar, maar geven de intensiteit van het ultraviolette licht aan (wit is intens). De spectaculaire lussen hebben een temperatuur van enkele miljoenen graden en zijn soms meer dan 0,5 miljoen km hoog (40 keer de diameter van de aarde!). |
De zon, het middelpunt van ons zonnestelsel en voedingsbron van al het leven op
aarde. Omdat de zon zo invloedrijk is op onze aarde worden er veel metingen aan
verricht. De ideale omstandigheden voor zulke zonnemetingen zijn op Hawaï
Wie aan
Hawaï denkt, ziet al gauw wuivende palmbomen en een zonnig strand voor zich. Maar deze
reeks eilanden biedt nog veel meer dan exotische vakanties. Er heerst namelijk een
ideaal klimaat om onderzoek te doen naar objecten in het heelal. Ten eerste waait er
vrijwel altijd een stabiele wind, die ervoor zorgt dat er weinig turbulenties in de
atmosfeer ontstaan en deze dus ook stabiel is voor metingen. Ook zijn er verschillende
slapende vulkanen aanwezig die zo hoog zijn, dat de toppen boven het wolkendek liggen.
Daardoor is er geen verstrooiing door waterdruppels en de stofdeeltjes afkomstig van de
grond, worden door de wolken tegen gehouden.
Dit alles bij elkaar heeft als
positief gevolg dat de sterren daar niet fonkelen, wat bijna op alle andere plaatsen op
aarde wel zo is, als je naar de hemel kijkt. Als je hier in Nederland bijvoorbeeld met je
duim de zon afdekt, is er geen duidelijke overgang te vinden van de lucht naar de rand
van de zon. Op Hawaï is dit wel het geval, doordat er dus nauwelijks verstrooiing is.
- Informatie
-
Zonnetelescoop? Het heelal bestudeer je meestal met een nachttelescoop, maar als je de zon wilt bestuderen heb je een ander soort telescoop nodig. Achter iedere telescoop zit basaal het zelfde principe: met verschillende spiegels en/of lenzen het binnenkomende licht focusseren. Omdat de zon relatief dicht bij de aarde staat, wordt er ontzettend veel vermogen gegenereerd als al dit licht samenvalt. Ten opzichte van nachttelescopen zijn zonnetelescopen daarom vele malen kleiner, omdat er anders een grote hoeveelheid energie op een plaats wordt gefocusseerd (denk hierbij aan het focusseren van het zonlicht met een vergrootglas, waarmee je uiteindelijk ook iets kan laten branden). De grootste nachttelescoop heeft een spiegeldiameter van 12 meter, terwijl de grootste zonnetelescoop een spiegel heeft van “slechts” 1,4 meter. Doordat er op de spiegeloppervlakte ondanks de aanwezige koeling nog veel warmte ontstaat, gaat de lucht langs de oppervlakte stromen. Door deze turbulentie wordt het beeld van de telescoop verstoord. Dit probleem kan grotendeels worden verholpen door bijvoorbeeld de spiegel in vacuüm te plaatsen.
|
|
|
Figuur 2: De Nederlandse zonnetelescoop (DOT) op het eiland La Palma |
|
|
|
Figuur 3: Gevolg van zonnewind, die naar de aarde gericht is. De deeltjes afkomstig van de zon komen de dampkring van de aarde binnen en lichten daardoor op, dit veroorzaakt noorderlicht. |
De zon is eigenlijk een grote kernfusiereactor die is opgebouwd uit een plasma (geïoniseerd gas).
- Informatie
-
Plasma? Meer informatie over deze begrippen vind je hier.
Doordat de zon eigenlijk een grote magneet is,
ontstaan er magnetische veldlijnen. Als er met een ultravioletcamera naar de zon wordt
gekeken, zijn deze veldlijnen duidelijk te zien (figuur 1).
De zon is een
dynamisch geheel, doordat de aanwezige magnetische veldlijnen continu in beweging zijn.
Door verstoringen in het patroon van veldlijnen kunnen uitbarstingen ontstaan waarbij
energie en geladen deeltjes het heelal worden ingeblazen (zie onderstaand
filmpje). Als deze materie richting aarde wordt geblazen, kan er als gevolg hiervan
bijvoorbeeld noorderlicht te zien zijn (figuur 2). Maar het kan ook vervelende
gevolgen hebben. Gelukkig zitten we op aarde vrij goed beschermd door het
aardmagnetische veld. Alles daarbuiten kan wel flinke problemen hiervan ondervinden. Zo kunnen
satellieten bijvoorbeeld wel verstoord worden en ook voor een bemande ruimtevaart
kan zo’n zonnewind catastrofale gevolgen hebben. Het is dus belangrijk te kunnen
voorspellen wanneer er weer een grote uitbarsting op de zon zal plaatsvinden, zodat we
hier op aarde voorbereid kunnen zijn op de gevolgen.
|
|
|
Figuur 4: In dit korte filmpje is te zien hoe materie door de zon wordt uitgestoten. Als we deze uitbarstingen bestuderen en proberen te begrijpen, kunnen we misschien een voorspelling maken van grote toekomstige uitbarstingen die nadelige gevolgen voor de aarde zouden kunnen hebben. Om overbelichting van de beelden te voorkomen is het helderste gedeelte van de zon afgedekt. |
Twee studenten van de Technische Universiteit Eindhoven, Frans Snik en Jeroen Rietjens, die wel zin hadden in een exotische stage, kwamen terecht bij de universiteit van Hawaï. Ze kregen een opdracht: metingen verrichten aan de magnetische velden die zich in de corona van de zon bevinden en die analyseren. Deze velden aan de oppervlakte van de zon zorgen namelijk voor de grootste gevolgen in de “nabije” ruimte, waar de aarde dus ook in valt. Op de lange termijn, zou er aan de hand van deze metingen een soort weersvoorspelling gemaakt kunnen worden van de zon. Omdat de magnetische velden in de corona van de zon nog nooit eerder waren gemeten, moest er eerst een methode hiervoor worden ontwikkeld.
- Informatie
-
Corona? Meer informatie over dit begrip vind je hier.
De makkelijkste methode om de eigenschappen van een geïoniseerd plasma op afstand te meten, is door te kijken naar de spectraallijnen. Om de grootte van het magneetveld te bepalen, wordt naar de Zeemanopsplitsing van deze lijnen gekeken. Deze splitsing wordt namelijk veroorzaakt door het magnetische veld. Dus de grootte van de tussenliggende ruimte van deze lijnen is een maat voor het aanwezige magnetische veld.
- Informatie
-
Zeeman-opsplitsing? Meer informatie over deze begrippen vind je hier.
|
|
|
Figuur 5: ook op Hawaï gaat de zon onder en hoe! Weet jij waarom de zon rood kleurt laag aan de horizon? |
Frans en Jeroen hebben zich eerst bezig gehouden met het ontwerpen en zelf bouwen van een infrarood-spectrograaf, die het spectrum in alle ‘kleuren’ ontbindt. Het voordeel van het meten in het infrarode gebied is dat de atmosfeer bij deze golflengte vrijwel transparant is. En de Zeemanopsplitsing van de spectraallijnen is groter. De ontworpen spectrograaf werd bevestigd aan de aanwezige zonnetelescoop. Daarmee kunnen de verschillende lijnen in het spectrum van de corona worden gemeten en gegevens over het magneetveld van de zon worden afgeleid. De moeilijkheid van dit soort metingen is, dat je erg afhankelijk bent van allerlei omstandigheden zoals de activiteit van de zon en het weer. Als er over een paar jaar voldoende gegevens zijn gemeten en geanalyseerd over de bewegingen van de magneetvelden op de zon, zouden er wellicht betere voorspellingen kunnen worden gedaan over de uitbarstingen.
- Bestand
-
Acrobat Reader bestand (PDF)
In het PDF bestand vind je meer informatie over de stage van Frans en Jeroen (vanaf blz. 6). Het verslag is geplaatst in De Koerier. De Koerier is een periodiek, uitgebracht door de studievereniging van de Technische Natuurkunde faculteit van de Technische Universiteit Eindhoven.
- Informatie
-
# Meer over kernfusie: natuurkunde.nl...
# Meer over de zon: solarviews.com...
# Meer over de SOHO missie: esa.nl...
| Weersvoorspellingen op de zon?! | begrippen >>> |
|---|
Reacties van anderen (1)
-
Onderwerp: Interessant!
Auteur: renske van Berkel
Beste Alex en Loes Jammergenoeg heb ik nu even niet voldoende tijd om alles wat jullie schreven te lezen. Maar dat ga ik doen tussen kerst en Oud en Nieuw. Ik was op zoek naar de weersvoorspellingen op La Palma en kwam op jullie site terecht. Wat een leuke studies doen jullie. Lekker zeg om zo bezig te zijn. Is die zonnetelescoop ook te bezoeken voor mensen die even een weekje op La Palma gaan uitpuffen van alle hectiek? Ik hoor graag en dank voor jullie mooie fotoos. Groet Renske van Berkel www.vankempenimpuls.nl Leuk
Als u wilt reageren op dit artikel moet u eerst inloggen.
RSS Feed