Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.
In Nederland is het noorderlicht niet vaak te zien. Begin dit jaar was dat wel het geval. Elk jaar organiseert de Britse Royal Observatory in Greenwich (VK) organiseert de fotowedstrijd Astronomy Photographer of the Year. De Noor Ole C. Salomonsen kreeg in 2011 de aanmoedigingsprijs in de categorie Aarde en Ruimte met zijn opname van het noorderlicht in Noorwegen. Salomonsen stelt: ’Ik vind het heerlijk om te kijken naar het dansende noorderlicht boven mijn hoofd. Omringt door sterren en soms de maan en vallende sterren. Alles wordt zo in perspectief geplaatst en als je staat te kijken, realiseer je je in welk eindeloos universum we leven.’ Het noorderlicht ontstaat doordat elektrisch geladen deeltjes vanaf de zon onze atmosfeer binnendringen. Om het verschijnsel goed te kunnen begrijpen, zullen we dus eerst naar de bron van deze geladen deeltjes moeten kijken, de zon.
Het Noorderlicht
bron: Kristian Pikner, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Vragen en opdrachten
a) Zoek op het internet wat er bedoeld wordt met een zonne-uitbarsting.
Een deel van de elektrisch geladen deeltjes die vrijkomen bij zo’n zonne-uitbarsting komt recht op de aarde af. Bij het betreden van de atmosfeer kunnen deze deeltjes hun energie bij een botsing overdragen op zuurstof- en stikstofatomen. Deze atomen kunnen dan in een aangeslagen toestand, met meer energie, terechtkomen. Die extra energie kunnen de atomen vervolgens uitzenden in de vorm van zichtbaar licht.
b) Leg uit hoe de zuurstof- en stikstofatomen na de botsing licht uit kunnen zenden.
Het noorderlicht komt vooral voor in de buurt van de Noordpool. In de buurt van de Zuidpool vindt een vergelijkbaar verschijnsel plaats, het zuiderlicht.
c) Leg uit waarom we dit lichtverschijnsel vooral bij de Noord- en Zuidpool van de aarde kunnen zien.
Uitwerking vraag (a)
Bij een zonne-uitbarsting verlaat een grootte hoeveelheid geïoniseerd gas de zon. Geïoniseerd houdt in dat het gas niet uit neutrale, maar uit elektrisch geladen moleculen bestaat. In de foto’s hieronder zie je een voorbeeld van zo’n zonne-uitbarsting.
Zonne-uitbarsting
Uitwerking vraag (b)
Bij de botsing tussen een zuurstof- of stikstofatoom en een elektrisch geladen deeltje kan het atoom door middel van absorptie een deel van de energie van het geladen deeltje opnemen. Het atoom komt hierdoor in een aangeslagen toestand met meer energie. Na de botsing kan het atoom weer terugvallen naar de grondtoestand. Het atoom moet dan dus energie kwijt raken en doet dit door het uitzenden van een pakketje stralingsenergie: een foton. De fotonen die zo uitgezonden worden vormen het noorderlicht.
Uitwerking vraag (c)
De aarde heeft een groot magnetisch veld. De noordpool van dit veld bevindt zich vlak bij de geografische Zuidpool en de zuidpool bevindt zich bij de geografische Noordpool. Als de elektrisch geladen deeltjes vanaf de zon in de buurt van de aarde komen, worden ze onder invloed van dit magnetisch veld afgebogen richting de Noord- of Zuidpool. Hierdoor komen ze ook in de buurt van de polen onze atmosfeer binnen, en ontstaat het licht dus ook bij de polen.
