Nasa doet nieuwe ontdekkingen over het Noorderlicht
Een vloot ruimteschepen van de NASA welke minder dan acht maanden geleden gelanceerd werd, heeft drie belangrijke ontdekkingen gedaan met betrekking tot spectaculaire uitbarstingen van het noorderlicht, ook wel substormen genoemd, en de bron van hun energie.
De missie was genaamd NASA's Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) en heeft de processen van een zich snel ontwikkelende substorm geobserveerd, het bestaan van gigantische magnetische koorden bevestigd en was getuige van kleine explosies aan de rand van het aardmagnetisch veld. De bevindingen zullen deze maand gepresenteerd worden tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Geophysical Union in San Francisco.
De ontdekkingen begonnen op 23 maart, toen een substorm losbarstte boven Alaska en Canada, die gepaard ging met zichtbare aurora's gedurende meer dan twee uur. Een netwerk van grondcamera's die THEMIS ondersteunden fotografeerden het spektakel van onder, terwijl de satellieten deeltjes en velden van bovenaf meetten.
"De substorm gedroeg zich nogal onvoorspelbaar," zegt Vassilis Angelopoulos, hoofdonderzoeker van de missie aan de Universiteit van California, Los Angeles. "De auroras bewogen naar het westen met een snelheid die twee keer zo groot was als iemand ooit voor mogelijk had gehouden, en stak 15 lengtegraden over in minder dan een minuut. De storm reisde over een complete poolzone, gelijk aan 600km, in precies 60 seconden."
De foto's die door de grondcamera's en de polaire satellieten van de Nasa werden genomen lieten een serie van staccato uitbarstingen zien die elk ongeveer 10 minuten duurden. Volgens Angelopoulos stierven sommige uitbarstingen uit, maar anderen versterkten elkaar en werden gigantische verschijnselen.
Angelopoulos was behoorlijk onder de indruk van de kracht van de substormen en schatte de totale energie die gedurende de twee uur durende gebeurtenis vrij kwam op vijfhonderdduizend miljard Joule. Dat is gelijk aan een aardbeving met een kracht van 5,5 op de schaal van Richter. Waar komt al die energie vandaan? THEMIS heeft waarschijnlijk het antwoord gevonden.
"De satellieten hebben bewijs gevonden voor het bestaan van magnetische koorden die de bovenzijde van de aardatmosfeer rechtstreeks met de zon verbinden," zegt David Sibeck, project natuurkundige van de missie aan NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. "Wij denken dat zonnewind deeltjes naar de aarde reizen langs deze koorden, en daarmee de geomagnetische stormen en aurora's van energie voorzien."
Een magnetisch koord is een gedraaide bundel van magnetische velden, vergelijkbaar met het gedraaide hennep zoals in trossen in de scheepvaart worden gebruikt. Ruimteschepen hadden al eerder sporen van deze magnetische koorden gevonden, maar een enkel ruimteschip is niet voldoende om de 3D structuur in kaart te brengen. De vijf indentieke micro-satellieten van THEMIS waren daar wél toe in staat.
"THEMIS ontdekte zijn eerste magnetische koord op 20 mei," zegt Sibeck. "Hij was erg groot, ongeveer zo breed als de aarde, en bevond zich ongeveer 70.000km boven het oppervlak van de aarde in een gebied dat de magnetopause genoemd wordt." De magnetopause is het gebied waar de zonnewind het aardmagnetisch veld tegen komt en tegen elkaar aanduwen zoals sumoworstelaars dat in het heetst van hun gevecht doen. Op die plek vormde het magnetische koord zich en verdween weer binnen een paar minuten, maar vormde in die korte tijd een belangrijke geleider voor zonnewind energie.
THEMIS nam ook een aantal kleine explosies in de aardmagnetische boeggolf waar. "De aardmagnetische boeggolf is vergelijkbaar met de hekgolf van een boot," verklaart Sibeck. "Het is de plek waar de zonnewind de eerste effecten van het aardmagnetisch veld ondergaat. Soms komt een burst elektrische stroom binnen de zonnewind in botsing met de aardmagnetische boeggolf en –Bang! We krijgen een explosie."
De THEMIS satellieten zijn uitgerust met instrumenten om ionen, elektronen en elektromagnetische straling in de ruimte te meten. De satellieten zullen zich in februari weer opstellen langs de lijn aarde-zon om nog wat belangrijke metingen te doen. Wetenschappers verwachten dan voor de eerste keer het onstaan van substorms in de ruimte waar te nemen, en zo meer te weten te komen over hun ontwikkeling. Aan het onderzoek doen de komende twee jaar geleerden mee uit de US, Canada, West Europa, Rusland en Japan.