Magister alvinus pws poollicht kirsten gerritsma en allysa dijkstra vwo

Schooljaar 2016-2017

Onder begeleiding van: -Hans Huitema, -Sander Heidema, -Sander Beenen & -Nick Burgmeier -San

s

VWO 6 Vakgebied: Natuurkunde

PWS POOLLICHT KIRSTEN GERRITSMA & ALLYSA DIJKSTRA 22 december 2016

RSG MAGISTER ALVINUS Almastraat 5, 8601 EW Sneek www.rsg-sneek.nl

Inhoudsopgave ●

Samenvatting…………………………………………………………………….....blz.3

●

Voorwoord…………………………………………………………………….…....blz.4

●

Inleidende theorie…………………………………………………………………..blz.4

●

Vraagstelling……………………………………………………………………….blz..4

●

Hypothese…………………………………………………………………………..blz.5

●

Inleiding…………………………………………………………………………….blz.5

●

Theorie hoofdstukken…………………………………………………………….....blz.6-23 -

Licht…………………………………………………………………….......blz.6

-

Poollicht in het kort………………………………………………………...blz.6 Poollicht……………………………………………………………………blz.7

-

De zon:............................................................................................................blz.7 Plasma……………………………………………………………………………..…blz.7 Kernfusie………………………………………………………………….....blz.8/9 Zonne uitbarstingen en zonnevlammen………………………………….…..blz.10 Zonnevlekken…………………………………………………………….......blz.10 Zonneatmosfeer………………………………………………………….…..blz.10 Zonnevlammen………………………………………………………….…...blz.11 Classificatie……………………………………………………………….....blz.12

-

Elektromagnetisch spectrum:..........................................................................blz.12-15 Continue/emissie en absorptie spectrum………………………………….....blz.13/14 Metingen en fotomapping…………………………………………………....blz.15

-

Plasmawolken……………………………………………………………….blz.16

-

Aardmagnetisch veld:......................................................................................blz.16/17 Magnetisch veld bij magnetische stormen…………………………….……..blz.17 Atmosfeer:.......................................................................................................blz.17/18 Homosfeer…………………………………………………………….….…..blz.17 Heterosfeer……………………………………………………………….......blz.17 Exosfeer…………………………………………………………………..…..blz.17 Samenstelling in de atmosfeer…………………………………………….….blz.19 Kosmische straling en airshower………………………………………….....blz.19/20 Botsingen in de atmosfeer……………………………………………….…...blz.20/21 1

-

Emissielijnen………………………………………………………………...blz.21

-

Voorkomen van kleuren in het poollicht………………………………….....blz.22/23 Gevaren van het poollicht…………………………………………………....blz.23

●

Inleidende theorie practicum………………………………………………………....blz.24/25 Poollicht opwekken………………………………………………………….blz.24 - Lorentzkracht………………………………………………………………..blz.25

●

Benodigdheden…………………………………………………..…………………...blz.26/27

●

Methode……………………………………………………………………………....blz.28/29

●

Resultaten…………………………………………………………………………......blz.30-38

●

Verklaring resultaten………………………………………………………………….blz.38-42

●

Conclusie……………………………………………………………………………...blz.43

●

Discussie…………………………………………………………………………...…blz.43-45

●

Bijlage 1: Emissiespectra gassen……………………………………………………...blz.46

●

Bijlage 2: Historie en poollicht op andere hemellichamen…………………………...blz. 47-52

●

Bronvermelding…………………………………………………………………...….blz.52-56

●

Dankwoord………………………………….……………………………………...….blz. 56

●

Logboek………………………………………………………………………………..blz.57

2

Samenvatting Het poollicht: Een prachtig lichtverschijnsel dat meteen de aandacht trekt van ieder die het ziet. In dit PWS nemen wij u mee op een reis door het heelal, op zoek naar de oorsprong van het poollicht.

Onze reis begint… op de zon!

De zon is één grote energiecentrale. Per minuut worden enorme hoeveelheden energie en materie door de zon uitgestraald. Deze energie wordt uitgestraald in de vorm van geladen deeltjes, straling en licht.

Een ‘wolk’ aan geladen deeltjes wordt een zonnestorm of zonnewind genoemd. Vanaf de zon beginnen de zonnedeeltjes aan hun miljoenen kilometers lange reis op weg naar de aarde. Eenmaal aangekomen bij de aarde worden de geladen deeltjes door het magnetisch veld afgebogen naar de Noord- en de Zuidpool. Hier komen de deeltjes terecht in de atmosfeer.

De geladen deeltjes botsen tegen verschillende elementen in de atmosfeer. Tijdens de botsing wordt de energie van het deeltje overgedragen aan het elektron van het element. Dit elektron wil deze energie echter niet hebben en zal daarom deze energie uitzenden in de vorm van een foton, dus een lichtdeeltje!

Dit licht nemen wij waar als poollicht.

Poollicht komt in verschillende kleuren voor. Deze kleuren worden veroorzaakt door de elementen in de atmosfeer en elk element geeft zijn eigen kleuren af. Deze kleuren bestaan uit licht met verschillende golflengten. Dit wordt een lichtspectrum genoemd. Een lichtspectrum loopt van rood naar blauw/paars licht. Rood licht bevat weinig energie in verhouding tot het blauwe/paarse licht, dat veel energie bevat.

In ons onderzoek hebben we gekeken naar de invloed van de snelheid van de geladen deeltjes op de spectra van de gassen in de atmosfeer. Dit hebben wij gedaan door een lichtverschijnsel op te wekken in gasontladingsbuizen met verschillende gassen en hierin de spectra van de gassen waar te nemen bij verschillende snelheden van de geladen deeltjes, in dit geval elektronen. Uit de resultaten bleek dat bij deeltjes met een lagere snelheid, zeer energierijke kleuren niet meer gevormd konden worden. In de spectra was dit te zien doordat enkele blauwe en paarse lijnen verdwenen. Voor het poollicht betekent dit dat naast het soort element, ook de snelheid van de deeltjes de kleur van het licht bepaalt.

3

Voorwoord Al langere tijd hebben wij beide veel interesse voor wat er om ons heen in het universum gebeurt.

Sterren, planeten en natuurkundige processen in het heelal trekken daarom ook erg onze aandacht.

Daarnaast heeft ook het poollicht ons al tijden gefascineerd. Hoe ontstaat namelijk nu dit schouwspel aan kleuren die oplichten aan de hemel? Na wat achtergrondinformatie werd al snel duidelijk dat het poollicht nauw in verbinding staat met het heelal en de astrofysica. Het poollicht kent meerdere natuurkundige raakvlakken, waardoor het ons een zeer leuk en interessant onderwerp leek voor ons profielwerkstuk.

Inleidende theorie Dit onderzoek wordt gedaan naar aanleiding van gewekte interesse in de astrofysica. Door deze gewekte interesse is er gekeken naar een onderwerp voor het profielwerkstuk binnen de astrofysica dat het directe raakvlak geeft tussen het heelal en de aarde. Als snel kwam het poollicht ter sprake, de plek waar het aardse in botsing komt met het heelal.

Dit onderzoek is een fundamenteel onderzoek. Dit soort onderzoeken hebben geleid tot kennis waar men tegenwoordig over beschikt. Dit is juist zo interessant omdat men later deze kennis toe kan passen. Om deze reden zijn fundamentele onderzoeken zo belangrijk voor nieuwe ontwikkelingen in de maatschappij. Met een goede kennis over een onderwerp kan men nadenken over nieuwe toepassingen in de toekomst. Dit is dan ook precies het doel van dit onderzoek. Inzage krijgen in de theorie en verdiepen en verrijken van kennis over een onderwerp, zodat aan het eind van dit onderzoek na kan worden gedacht over nieuwe toepassingen in de maatschappij.

In dit onderzoek zal er worden gekeken naar de invloed van de snelheid van elektronen en protonen op de lichtspectra van verschillende gassen in de atmosfeer. Hierbij is het doel inzage te krijgen in de invloed van de snelheid van geladen deeltjes op het ontstaan van kleuren in het poollicht.

Een lichtverschijnsel gelijkend aan het poollicht zal worden opgewekt in gasontladingsbuizen met verschillende gassen. Door de spectra van de gassen waar te nemen in verschillende delen van de buis waar de snelheid van de geladen deeltjes verschilt, kan het gewenste onbekende worden onderzocht.

Dit leidt tot de onderzoeksvraag: Vraagstelling Wat is de invloed van de snelheid van de geladen deeltjes, afkomstig van de zon, op de lichtspectra van de elementen in de aardatmosfeer?

Deelvragen 1)

Hoe komt het poollicht tot stand?

2)

Hoe ontstaan de kleuren aanwezig in het licht van de aurora?

3)

Wat is het gevaar voor piloten als deze regelmatig over de polen vliegen?

4

Hypothese Bij een hoge snelheid van de geladen deeltjes zal er meer energierijk licht met kortere golflengten uitgezonden worden dan bij een lage snelheid, dus zullen er bij een hoge snelheid ook meer blauw/paarse lijnen in het emissiespectrum te zien zijn dan bij een lage snelheid.

Hypothese deelvragen 1) Poollicht ontstaat doordat elektronen botsen met elementen in de atmosfeer.

2) De kleuren van het poollicht ontstaan door de verschillende elementen in de atmosfeer.

3) Piloten zullen veel straling ontvangen als zij regelmatig boven de polen vliegen, omdat geladen deeltjes naar de polen worden geleid.

Inleiding Het poollicht is een lichtverschijnsel dat op de aarde bij duisternis kan worden waargenomen. Het ontstaan van het poollicht begint bij de zon en wordt veroorzaakt door energierijke uitbarstingen, ook wel zonnestormen genoemd. Het poollicht staat sterk in verbinding met het magnetisch veld van de aarde. Dit zorgt ervoor dat het poollicht vaak alleen kan worden waargenomen bij de Zuid enNoordpool van onze aarde. Hier is de schildwerking van het magnetisch veld van de aarde namelijk het zwakst. Dit komt omdat de veldlijnen van het magnetische veld hier loodrecht op het aardoppervlak staan, waardoor geladen deeltjes zich door het veld kunnen dringen. Het poollicht wordt vaak waargenomen als bewegende bogen van licht, stralenbundels of grote dichte lichtbakens die als een gordijn de aarde bedekken.

Het ontstaan van het poollicht is een reis door het universum. Voor wij op de aarde het poollicht kunnen waarnemen, hebben zich miljoenen kilometers hiervandaan vele natuurkundige processen voorgedaan. Om beter te kunnen begrijpen hoe het poollicht ontstaat en welke elementen belangrijk zijn in het ontstaan van het poollicht, zal in de volgende hoofdstukken: theorie hoofdstukken, uitgebreid alle elementen in het proces van het ontstaan van het poollicht worden besproken.

5

Theorie Hoofdstukken ‘Reis door het universum’ Licht 30 Het poollicht is een lichtverschijnsel in de atmosfeer. Licht is elektromagnetische straling.

Elektromagnetische straling bestaat uit elektrische en magnetische trillingen. Deze straling, waaronder ook het licht, plant zich voort in vacuüm. De voortplantingssnelheid van elektromagnetische straling door vacuüm is gelijk aan de lichtsnelheid (299 792 458 m/s). Licht is elektromagnetische straling die een bereik heeft tussen frequenties die nog met het blote oog waar te nemen zijn. Licht bestaat uit fotonen en is zichtbaar in verschillende kleuren. De kleuren van het licht worden bepaald door de energie die met het foton vrijkomt. Deze energie bepaalt namelijk de golflengte van de straling en elke golflengte is gekoppeld aan een bepaalde kleur licht.

In de natuurkunde kennen we twee soorten licht. Het monochromatisch licht en het polychromatisch licht. Monochromatisch licht is licht dat bestaat uit lichtgolven met allemaal dezelfde golflengte. De kleur die codeert voor de golflengte codeert in dit geval direct ook voor de kleur van het totale licht.

Het poollicht dat wij op aarde waarnemen is echter polychromatisch licht. Polychromatisch licht is licht dat bestaat uit lichtgolven van allemaal verschillende golflengten. De kleur van het licht is hierbij ontstaan uit de optelsom van de kleuren die coderen voor de verschillende golflengten. 31 Poollicht in het kort Het poollicht dat op de aarde te zien is draagt een geschiedenis met zich mee. Voordat het poollicht bij ons op aarde te zien is als vlammende kleuren in de atmosfeer, heeft het in het heelal al een lange weg afgelegd. Het poollicht ontstaat door energierijke uitbarstingen op de zon. Deze uitbarstingen zorgen voor een enorme hoeveelheid geladen deeltjes die ver het heelal in worden gedreven. Na een bepaalde tijd komen deze deeltjes aan bij de aarde. Door het magnetisch veld van de aarde worden deze geladen deeltjes afgebogen naar het punt in het veld waar de ‘schil’ het dunst is. Dit is bij de Noord en de Zuidpool. Hier dringen de deeltjes de aardse atmosfeer binnen waarin ze botsen met de elementen die zich daar bevinden. De energie die in de deeltjes zat wordt zo overgedragen op de elektronen van de elementen in de atmosfeer. De elektronen willen deze energie niet en zenden het opnieuw uit in de vorm van een foton, waardoor wij deze energie zien als licht.

Zonne uitbarstingen

Magnetisch veld van de aarde

Geladen deeltjes

6

Poollicht 1 Wanneer men spreekt van poollicht wordt er onderscheid gemaakt tussen het Noorderlicht en het Zuiderlicht. Het Noorderlicht is te zien op de Noordpool en het Zuiderlicht is te zien op de Zuidpool.

Hoewel er geen verschil is in het lichtverschijnsel van het Noorder en zuiderlicht, is het Noorderlicht over het algemeen bekender. Dit komt door de milieuomstandigheden op de noord en de Zuidpool.

Het poollicht is tegenwoordig een veel bezochte toeristische attractie. De Noordpool is goed te bereiken vanwege de omringende landen zoals Canada en Noorwegen waar het noorderlicht goed is waar te nemen. De Zuidpool bestaat echter alleen uit landijs, omgeven door water. Dit is veel minder toegankelijk en bereikbaar voor toeristen. Hierdoor is het Noorderlicht bekender en minder bezocht dan het Zuiderlicht.

De zon 8 De zon is de ster van ons zonnestelsel. De zon is een gele dwerg met een massa die bijna 333 keer groter is dan de massa van de aarde. Ook is de zon het zwaarste object in ons zonnestelsel en bevat 99,86% van de totale massa van het zonnestelsel.

Deze massa bestaat vooral uit waterstof en helium.

Zoals eerder gezegd is de zon een gele dwerg 5. De term gele dwerg indiceert voor de effectieve temperatuur, de lichtkrachtklasse en de levensduur van de ster. Zo heeft een gele dwerg ongeveer een levensduur van 10 miljard jaar. De ster is ‘op’ wanneer deze alle waterstof in de kern heeft omgezet in helium atomen. Zijn leven als gele dwerg is over en de ster verandert in een rode reus 6. Het helium in de kern wordt nu omgezet in koolstof, waaruit weer een reactie voortkomt waarbij zuurstof wordt gevormd. Tijdens deze processen stijgt de temperatuur enorm, van ongeveer 4740 K tot ongeveer 100000 K. Dit zorgt ervoor dat er waterstoffusie in een schil buiten de kern gaat plaatsvinden. Als gevolg hiervan zal de ster gaan opzwellen en feller gaan branden. De zon zal voorbij de baan van Venus gaan en de aarde opslokken.

Op dit moment is de zon ongeveer op de helft van haar levensduur, dus 5 miljard jaar.

Plasma 7 De zon is niet vast zoals de aarde, maar bevindt zich in een plasmatoestand. Plasma is de vierde aggregatietoestand, naast vaste stof, vloeistof en gas, en wordt ook wel gasontlading genoemd. Door de verhoging van de temperatuur of door de toevoeging van een andere energievorm kan een atoom in gastoestand elektronen kwijtraken en overgaan naar een plasma. De achtergebleven kernen met eventueel de overgebleven elektronen zijn dan geïoniseerd. De elektronen die het atoom is kwijtgeraakt kunnen zich vrij door de ruimte bewegen, daarom kan een plasma ook stroom geleiden.

Er is geen duidelijke scheiding tussen de gasfase en de gasontladingsfase omdat dit proces continu aan de gang is. Gasontlading is een natuurlijk proces en zo’n 99% van alle materie in het heelal, voor zover bekend is, bevindt zich in plasmafase. Men spreekt van een plasma als er genoeg atomen zijn geïoniseerd om de elektrische eigenschappen van een gas te veranderen. De zon heeft zijn plasmatoestand te danken aan de elektronen die vrijkomen tijdens de kernfusiereacties.

7

Kernfusie 14 De zon produceert een enorme hoeveelheid aan energie. Deze energie komt diep in het binnenste van de zon tot stand. In de kern. De kern van de zon kan worden gezien als een grote energiecentrale. Binnen in de kern zijn de temperatuur en de druk zó hoog dat de aanwezige waterstof atomen door een proces dat kernfusie heet worden samengeperst en omgezet tot een ander element: Helium.

Sterren wekken hun energie op door kernfusie. Dit komt omdat bij kernfusie (van lichte atomen) energie vrijkomt. Bij fusie van zwaardere atomen kost deze reactie echter energie.

Bij de fusie van waterstof naar helium wordt in ieder geval 0,67% van de massa van waterstof omgezet in energie. Onze zon wordt gezien als een zwakkere ster en dus verloopt fusie via de proton-protoncyclus 13. De proton-protoncylus bestaan uit verschillende stappen waarin 4 waterstofkernen worden omgezet in een helium-4-kern. De cyclus bestaat uit 3 stappen en verloopt via de PP1-reactie. Als de temperaturen nog hoger zijn kan de reactie ook via 2 andere processen verlopen.

Namelijk de PP2-reactie en de PP3-reactie. ●

De PP1-reactie: 2 protonen komen samen en vormen 1 deuteriumkern (waterstof-2 kern, stabiel isotoop van waterstof) onder uitstoting van een positron en een elektron-neutrino.

De ontstane deuteriumkern komt samen met nóg een proton. Onder uitzending van een foton (gammastraling) ontstaat nu een helium-3 kern. . . (Deze reactie verloopt 2 keer, want in de volgende stap zijn 2 helium-3 kernen nodig.)

Uiteindelijk vormen 2 helium-3 kernen samen een helium-4 kern met twee losse protonen

Bij de totale PP1-reactie komt: 0,42 + ( 2 x 5,49) + 12,86 = 24,26 MeV vrij. Dit komt overeen met 24,26 x 1,602*10-13 = 3,88*10-12 J = 4*10-12 J ●

De PP2-reactie: Deze reactie begint bij de helium-3 kern verkregen uit de PP1 reactie. Vanuit hier vormt een helium-3 kern samen met een helium-4 kern onder uitzending van een foton een beryllium-7 kern.

.

8

Het radioactieve beryllium-7 vervalt door elektronenvangst na 54 dagen tot lithium-7

De kern van lithium-7 fuseert vervolgens met een proton tot beryllium-8, wat gelijk uiteenvalt tot 2 helium-4 kernen. â—?

De PP3-reactie: Deze reactie gaat verder bij de beryllium-7 kern van de PP2-reactie. In deze reactie vervalt de beryllium-7 kern met een proton, onder uitzending van een foton tot boor-8. . Boor-8 vervalt tot beryllium-8 met een positron en een elektronneutrino.

Deze kern houdt echter geen stand en valt na 0,8 seconden uit elkaar tot 2 helium-4 kernen.

Hoewel veel mensen dit echter denken, is kernfusie geen kettingreactie. De producten van de reactie zorgen niet voor een nieuwe reactie. De hoeveelheid kernfusieprocessen worden zelf in stand gehouden door een negatieve terugkoppeling. Als de kernfusie namelijk sneller gaat wordt de zon heter en zet de kern van de zon uit. Het kernoppervlak van de zon wordt hierdoor groter en daardoor lekt er meer straling weg. Dit zorgt ervoor dat de kernfusie snelheid weer wordt afgeremd. Kernfusie kan slechts aan de gang gehouden worden door hoge temperaturen en grote druk. Voor fusie is een temperatuur van circa 150 miljoen Kelvin nodig.

9

Zonne uitbarstingen 9 / Zonne vlam 12

Zonnevlekken 11 De zon kent een bepaalde cyclus van activiteit gedurende een bepaalde tijd. Deze cyclus heet de zonnecyclus van Shwabe en betrekt een periode van 11 jaar waarin de activiteit op de zon varieert. In deze cyclus zit een periode genaamd de zonnemaximum en een periode genaamd de zonneminimum.

Tijdens een zonnemaximum is de zonneactiviteit het groots en zal het poollicht het helderst en meest verstrekkend waar te nemen zijn. De reactiviteit op de zon wordt vastgesteld aan de hand van het aantal aanwezige zonnevlekken op de zon. Zonnevlekken 16 zijn donkere vlekken op de zon die indiceren voor een lagere temperatuur (zo’n 1000 tot 1500 graden kouder dan de omgeving) van bepaalde plekken aan het oppervlak van de zon. De zonnevlekken worden veroorzaakt door een sterk magnetisch veld (de magnetosfeer) die de warmtestroming van plasma deels remt. Op de plek van de zonnevlek duwen de veldlijnen van het magnetische veld zich buiten de corona (de buitenste laag van de zon) in een soort lus. De uitstulpende veldlijnen zijn vaak gevuld met plasma. Doordat de temperatuur buiten de corona lager is dan in de kern, verzwakt de convectie (de warmtestroming) van de zon op deze plaatsen. Hoe meer zonnevlekken er zijn, hoe actiever de zon op dat moment is. Op dit moment zitten we in de 24e cyclus. Deze cyclus is in 2008 begonnen en zal waarschijnlijk tot 2019 duren. Het zonnemaximum was in 2013. 15 afbeelding bij bron 19

Zonneatmosfeer 8 De atmosfeer van de zon bestaat uit 3 lagen. De fotosfeer, de chromosfeer en de corona, de buitenste laag van de zon. Deze laag kan tot ver in het heelal rijken en is niet evenredig verdeeld. Rondom de corona bevindt zich een sterk magnetisch veld, de magnetosfeer, die gevormd wordt in de overgang laag van de straling naar convectiezone. In deze zone is er sprake van convectie. Convectie is een proces van warmtestroming die wordt veroorzaakt door verschil in druk, temperatuur en dichtheid. De bewegende geladen deeltjes wekken het magnetische veld van de zon op.

10

Zonnevlammen 12 In het plasma binnen de naar buiten gekeerde veldlijnen van het magnetisch veld worden de geladen deeltjes door de hitte en grote druk enorm versneld.

Dit zorgt voor meer reactieve botsingen tussen de deeltjes. Het kan dan voorkomen dat de spanning op de veldlijnen zo groot wordt, dat deze knappen en zich moeten herstructureren (reconnectie). Het losbreken van de veldlijnen uit zich zowel in licht als in kinetische energie (de versnelling van deeltjes). Deze explosie op de zon wordt een zonnevlam genoemd.

Bij een zonnevlam of zonnestorm wordt door de explosies op de zon een grote hoeveelheid geladen deeltjes van de zon losgebroken. Door de explosie krijgen de deeltjes namelijk een grote hoeveelheid kinetische energie met zich mee en overschrijden hierdoor de ontsnappingssnelheid van de zon (618 km/s). Deze deeltjes ontsnappen nu in het heelal. De magnetosfeer van de zon remt de deeltjes nog deels af nadat ze uit de corona zijn ontsnapt tot ongeveer 400 km/s. De geladen deeltjes, bestaande uit protonen en elektronen, worden, door de aantrekkingskracht van het magnetisch veld van de aarde, naar de aarde getrokken.

Wanneer er veel uitbarstingen zijn op de zon en er dus een bijna constante stroom aan zonne-materiaal naar de aarde wordt getrokken, spreekt men van een zonnewind. Een zonnewind passeert de aarde met een gemiddelde snelheid van 450 km/s

11

Classificatie 10 Om de exacte sterkte van de uitbarstingen te kunnen bepalen, gebruikt men een extreme UV licht 22 telescoop. Deze telescoop kijkt naar de uitgezonden elektromagnetische energie van de zonnevlam op verschillende golflengtes. Door middel van een satelliet (GOES) wordt de hoeveelheid rรถntgenstraling (x-straling) gemeten. Aan de hand van de rรถntgenstraling kan de sterkte van de zonnevlam worden uitgedrukt. Zonnevlammen worden ingedeeld op logaritmische schaal: A, B, C, M, X, die op hun beurt weer worden ingedeeld op nummers van 1 tot 9,9. Per logaritmische schaal versterkt de zonnevlam met 10. Dit betekent dus dat een C7 tien keer sterker is dan een B7 en dat een M7 dus tien keer sterker is dan de C7. Klasse X zonnevlammen zijn de sterkste zonnevlammen.

Klasse A en B: minimale zonneactiviteit Klasse C: Kleine uitbarstingen, zwakke zonnestorm Klasse M: Matige uitbarstingen Klasse X: Zware uitbarstingen, zeer zware storm, kan leiden tot verstoringen in radio en elektriciteit op aarde.

De hiernaast weergeven afbeelding geeft een voorbeeld van een X-Ray flux gemaakt door de GOES satelliet in 2003. De verschillende kleuren lijnen geven de golflengten aan. Aan de linkerkant op Y-as staat de energie vermeld in Watt en aan de rechterkant van de Y-as de bijbehorende groepering. Op de X-as staan de gemeten data in dagen.

Naast de GOES satelliet zweeft er in het heelal ook de ACE satelliet 45. ACE staat voor Advanced Composition Explorer. De ACE is een satelliet van NASA. De satelliet meet het aantal geladen deeltjes in de ruimte en kijkt hierbij dus naar de waarschijnlijkheid en de aanwezigheid van een zonnewind of zonnestorm. Zoals we weten zorgt de aanwezigheid van een zonnewind voor een vergrote kans op het zien van poollicht. Men spreekt van een vergrote kans op het zien van poollicht als er door de ACE per cm3 ruimte meer dan 50 protonen zijn waargenomen.

Elektromagnetisch spectrum 20 Het elektromagnetische spectrum is een indeling van verschillende elektromagnetische golven op basis van hun golflengte. Een elektromagnetische golf is elektromagnetische straling die bestaat uit fotonen, die wij waarnemen in een golvende beweging. Deze straling wordt ook wel een fotonenstroom genoemd. Fotonen zijn massaloos en bewegen zich daarom met de snelheid van het licht voort: c= 2,99792458*108 m/s-1.(21) Het elektromagnetische spectrum bestaat dus uit een indeling van fotonenstralen met verschillende hoeveelheden energie. Hoe korter de golflengte is hoe energierijker de elektromagnetische golf is. Het elektromagnetische veld ziet er zoals hieronder aangegeven uit:

12

Zichtbaar licht bestaat uit fotonen stralen met een golflengte tussen de 400 en de 700 nanometer. De zon straalt wit licht uit en dit bestaat uit licht van alle golflengten tussen de 400 en 700 nanometer.

Licht met kleine golflengten is erg energierijk en heeft een blauw/paarse kleur. Licht met grotere golflengten zijn minder energierijk en hoe groter de golflengte is, hoe roder de kleur van het licht is.

Elektromagnetische straling 9 wordt in ons zonnestelsel vooral verkregen van de zon. De zon is de grootste stralingsbron van ons zonnestelsel. Tijdens kernfusie op de zon wordt namelijk voor het grootste deel gammastraling uitgezonden. De corona (buitenste laag van de zon) zendt voornamelijk extreem ultraviolet uit 22. Dit zijn fotonenstromen met een korte golflengte, namelijk tussen de 121 en de 10 nm. 23. Volgens de Planck-Einstein relation: E=hv (E=energie in joule (J), h=constante van Planck: 6,62606957*10-34 Js en v=snelheid in m/s) is nu te berekenen dat de grootte van de energie van extreem UV licht gelijk is aan:

13

afbeelding bij bron 24 Extreem ultraviolette straling (EUV) is dus straling dat bestaat uit fotonen van korte golflengte die relatief veel energie bevatten. Tot wel 31 keer meer dan normale UV straling! 22 Deze vorm van ioniserende straling wordt grotendeels door het magnetische veld van de aarde tegengehouden. Slechts bij de polen glipt een klein deel van deze straling onze atmosfeer binnen. Hier wordt de rest van de extreem UV straling tegengehouden. De extreem UV straling bereikt nooit het aardoppervlak.

Het kleurenspectrum 31 In het spectrum van UV straling kunnen wij kleuren waarnemen. Deze kleuren ontstaan doordat een bundel licht door een glazen prisma valt. Door de breking van het licht in het glazen prisma ontstaat een kleurenspectrum. Het kleurenspectrum bevat alle kleuren van de regenboog lopend van rood tot violet. Van rood naar violet neemt de bij de kleuren horende golflengte steeds af. Licht met een blauwe tint heeft een kortere golflengte dan licht met een rode tint.

14

Van het kleurenspectrum kennen we verschillende soorten weergaven. Drie vormen van het weergeven van het kleurenspectrum zijn: het continu spectrum, het emissiespectrum en het absorptiespectrum.

Het continu spectrum: 32 Het continu spectrum is het spectrum waarin alle kleuren zichtbaar zijn. Dus alle golflengten die vallen binnen zichtbaar licht zijn in dit spectrum aanwezig. Omdat we weten dat dit een vorm van polychromatisch licht is en dus de zichtbare kleur de optelsom is van de kleuren in het spectrum, zien wij een continu spectrum als wit licht.

Bijvoorbeeld het licht van de zon.

Het emissiespectrum: 33 Een emissiespectrum wordt ook wel een lijnenspectrum genoemd. Dit komt doordat bij een emissiespectrum slechts enkele lijnen te zien zijn is het spectrum. Van een bron wordt dus slechts licht van een bepaald aantal golflengten uitgezonden.

Het absorptiespectrum: 33 Het absorptiespectrum is het licht van een continu spectrum waarin enkele lijnen zwart zijn. Dit betekent dat licht van alle golflengtes te zien is behalve van een paar bepaalde golflengten. Deze lijnen worden zwart. Het zwart voorkomen in het spectrum van lijnen komt doordat het licht van deze bepaalde golflengte door gassen rondom de zon worden geabsorbeerd. Het absorptiespectrum is het tegenovergestelde spectrum van het emissiespectrum.

Metingen en fotomapping (imaging) 25 Extreem ultraviolet licht wordt tegenwoordig veel gebruikt voor het in kaart brengen van de zon in een reeks foto’s. Dit gebeurt door middel van de Extreme ultraviolet imaging telescope (EIT) aan boord van het ruimteschip SOHO. Deze telescoop maakt hoge resolutie foto’s van de corona (buitenste laag van de zon) binnen het ultraviolette gebied van het elektromagnetische spectrum. De EIT is ingesteld op gevoeligheid voor vier verschillende golflengtes, namelijk: 17,1, 19,5, 28,4 en 30,4 nm. De verschillende golflengte zorgen ervoor dat de structuren van de corona goed kunnen worden waargenomen.

15

Plasmawolken Een belangrijk punt om bij stil te staan is dat poollicht alleen op de aarde waarneembaar is als bij de explosie, dus het losbreken van de veldlijnen, een plasmawolk vrijkomt. Een uitbarsting alleen veroorzaakt namelijk geen poollicht. Vaak gaat er echter wel een plasmawolk gepaard met een uitbarsting. Vooral bij de hogere uitbarstingsklassen: C, M en X. De plek van de uitbarsting is ook van belang. De plek van de uitbarsting bepaalt namelijk of de plasmawolk naar de aarde gericht is. Zoals we weten is een plasmawolk gevuld met geladen deeltjes. Deze geladen deeltjes veroorzaken het poollicht. Een zonnevlam waarbij een plasmawolk vrijkomt wordt een CME genoemd. Dit staat voor Coronal Mass Ejection, 18 of in het Nederlands: Coronale massauitstoot. Een CME kan een snelheid dragen van 400 tot 2400 km/s en doet er ongeveer één tot vier dagen over om de aarde te bereiken. De grote hoeveelheid geladen deeltjes die vrij in de plasmawolk bewegen zorgen voor een sterk magnetisch veld in en rondom de wolk. Een CME kan waargenomen en bestudeerd worden door een coronagraaf. Gemiddeld produceert de zon drie CME’s per dag. Wanneer de zon zich echter in een zonneminimum bevindt, verlaagt dit aantal naar ongeveer één CME per vijf aardse dagen.

Aardmagnetisch veld Onze aarde is omringt door een magnetisch veld. Dit magnetische veld wordt het aardmagnetische veld genoemd. Het magnetische veld rondom onze aarde wordt veroorzaakt door het stromen van magnetische elementen en materialen in de aardkern. De functie van het magnetische veld is om de aarde te beschermen tegen kosmische straling (voornamelijk geladen deeltjes en fotonen met een hoog gehalte aan energie) en ioniserende straling van de zon (bijvoorbeeld een zonnewind). Het gebied dat binnen het krachtenveld van het magnetische veld valt, wordt de magnetosfeer genoemd. Het magnetische veld wordt vanaf de kern naar buiten toe in het heelal steeds zwakker. Het magnetisch veld rondom de aarde is te beschrijven als een dipoolveld 26. De aarde kan gezien worden als een object met twee verschillende polen (di-(twee)-pool), met aan de twee uiteinden van het object twee polen met een tegengestelde polariteit. Dit houdt in dat er bij de twee polen sprake is van een tegengestelde draairichting van elektrische signalen. Op de aarde hebben we een magnetische Zuidpool op het geografische noorden van de planeet en een magnetische Noordpool op het geografische zuiden van de planeet. Deze magnetische polen worden de geomagnetische polen van de aarde genoemd 27. De polen op de aardse wereld kaart worden de geografische polen genoemd. De geografische polen zijn de plekken op de aarde waar de wenteling 16

om de hele planeet het kortst duurt. Op de polen draait de planeet zich in 24 uur volledig rond zijn as.

Het zijn de draaipunten van de rotatie-as van onze planeet. De geografische polen liggen respectievelijk 90 graden ten noorden (Noordpool) of 90 graden ten zuiden (Zuidpool) van de evenaar.

De geomagnetische polen liggen echter niet precies boven de geografische polen. Zo ligt de geomagnetische Zuidpool in noord Canada, zo’n 1000 km van de geografische Noordpool al. De geomagnetische Noordpool ligt bij de kust van Antarctica, zo’n 2500 km van de geografische Zuidpool af. Dit is een hoek van ongeveer 11 graden ten opzichte van de geografische polen. Het verschil tussen de plek van de geografische en de geomagnetische polen wordt magnetische declinatie genoemd. Magnetische declinatie wordt veroorzaakt doordat het aardmagnetisch veld niet constant is en voortdurend fluctueert. De magnetische polen zijn de plekken op de aarde waar het magnetisme in het veld het sterkst is. De veldlijnen van het magnetisch veld komen bij de polen uit de aarde en lopen van de ene pool naar de andere pool. (zoals te zien op de afbeelding).

Magnetisch veld bij magnetische stormen 29 Wanneer een magnetische storm, zoals een zonnewind, de aarde passeert, worden de geladen deeltjes door het magnetische veld van de aarde afgebogen. Door de botsingen met de geladen deeltjes vervormt het magnetische veld. Aan de schaduwzijde van de aarde (de achterzijde gezien ten opzichte van de zonnewind) ontstaat een stroom van plasma (plasmawolk). De schildwerking, dus de beschermende functie van het magnetische veld tegen geladen deeltjes vanuit de ruimte, van het magnetische veld is het minst sterk op de polen.

Dit komt omdat de veldlijnen van het magnetische veld hier loodrecht op het aardoppervlak staan. Omdat de schildwerking van het veld hier het zwakst is, gebeurt het vaak dat bij zonnestormen, stromen geladen deeltjes bij de polen toch door de bovenste lagen van de atmosfeer heen komen. Er ontstaat een verstoring in de magnetosfeer van de aarde. Dit veroorzaakt een magnetische storm. Door het vervormen van de magnetosfeer vindt er een drukverandering plaats op het magnetische veld. Deze drukverandering zorgt op zijn beurt weer voor wijzigingen in de elektrische stromen van de ionosfeer.

Wanneer geladen deeltjes, afkomstig van de zon, in de ionosfeer nu botsen met de deeltjes van de gassen die aanwezig zijn in de atmosfeer, zal er een lichtverschijnsel optreden. Dit noemen wij het poollicht.

Atmosfeer 60 De atmosfeer van de aarde kan onderverdeeld worden in 3 hoofdlagen, namelijk: De homosfeer Deze laag begint vanaf het aardoppervlak en eindigt op een hoogte van ongeveer 80 km boven het aardoppervlak. De temperatuur wordt steeds lager naarmate je omhoog gaat in de homosfeer. De homosfeer wordt op zijn beurt ook onderverdeeld in drie lagen met de bijbehorende overgangsruimte tussen de lagen in. Zo volgen vanaf het aardoppervlak gezien de troposfeer, de tropopauze, de

17

stratosfeer, de stratopauze en de mesosfeer. De mesosfeer zit ook voor een deel in de volgende hoofdlaag, de heterosfeer.

De heterosfeer Dit is de laag die de aarde als het ware scheidt van de rest van het heelal. De heterosfeer bestaat uit nog een klein deel van de mesosfeer, de mesopauze en de ionosfeer. In de ionosfeer loopt de temperatuur weer sterk op. Deze hoge temperatuur en bovendien een lage dichtheid van lucht zorgen ervoor dat moleculen zich afwisselend in de gas- en plasmafase bevinden. Wanneer er sprake is van plasma is er ook sprake van ionen, vandaar dat deze laag de ionosfeer wordt genoemd. De heterosfeer en een deel van de mesosfeer worden ook onderverdeeld in kleinere lagen. Namelijk de D-, E-, F1- en F2-laag. Deze lagen zijn berust op de mate waarin ze bepaalde golflengtes van radiogolven terugkaatsen naar de aarde.

De exosfeer Deze laag volgt na de heterosfeer op zo’n 500 km hoogte en heeft als het ware geen einde. Vanaf de exosfeer lekt er gas van de aarde de ruimte in. Een laag in de exosfeer op zo’n 10000 km hoogte vanaf het aardoppervlak wordt de magnetosfeer genoemd. De magnetosfeer wordt blootgesteld aan de zonnewind.

*BINAS HAVO/VWO 6e editie Noordhoff Uitgevers 2013, Tabel 30 F De atmosfeer van de aarde* 18

Samenstelling gassen in de atmosfeer 42 De atmosfeer bevat verschillende gassen. Hoewel de atmosfeer op grotere hoogtes, waar het poollicht ontstaat, voornamelijk bestaat uit de gassen zuurstof en stikstof, zijn er nog enkele andere gassen en kleine percentages aanwezig in de atmosfeer. Op de hoogte waar het poollicht ontstaat, zijn de verbindingen voornamelijk uit elkaar gevallen (afhankelijk van de hoogte waarop het poollicht ontstaat) waardoor er nog slechts elementen aanwezig zijn. De verhouding die aanwezig is in de atmosfeer boven het zeeniveau is als volgt: (de te onderzoeken gassen in dit experiment zijn rood gearceerd) Stof¡ % van het volume in droge lucht Stikstof (N2) 78.09% Zuurstof (O2) 20.94% Argon (Ar) 0.93% Koolstofdioxide (CO2) 0.03% Neon (Ne) 0.0018% Helium (He) 0.00052% Methaan (CH4) 0.00022% Krypton (Kr) 0.00010% Distikstofoxide (N2O) 0.00010% Waterstof (H2) 0.00005% Xenon (Xe) 0.00008% Deze percentages zullen in de heterosfeer wellicht afwijken van deze gegevens omdat de lucht daar heel ijl is en omdat de verbindingen op grote hoogte uit elkaar kunnen vallen door de hoge temperatuur. Daarnaast is het gebied waarin het proces zich afspeelt (zie theorie botsingen in de atmosfeer) beperkt tot het elektron en de kern, binnen een atoom dus. Het onderzoeken van een verbinding zal daarom in dit onderzoek niks nieuws toevoegen. Daarom zijn alleen de 4 meest voorkomende elementen meegenomen in het onderzoek op het element argon na. Het element argon is weggelaten in het onderzoek opdat het licht dat uit de gasontladingsbuis kwam te zwak is om nauwkeurig emissielijnen waar te nemen en aan een bepaalde golflengte te koppelen.

Kosmische straling en air showers 37/38 Niet alleen geladen deeltjes die afkomstig zijn vanaf de zon bereiken de aardatmosfeer. Deze zijn namelijk ook afkomstig van andere sterren en supernova’s, daarom kunnen deze deeltjes van alle kanten uit het heelal naar de aarde komen. Al deze deeltjes vallen samen met fotonen onder het begrip kosmische straling. De fotonen en geladen deeltjes die de zon naar de aarde uitzendt behoren ook tot deze kosmische straling. Omdat de zon het dichtste bij de aarde staat van alle sterren, is het grootste gedeelte van de kosmische straling dat de aarde bereikt afkomstig van de zon.

Kosmische straling bevat geladen deeltjes zoals protonen en elektronen, maar ook zwaardere geladen deeltjes zoals heliumkernen (2 protonen, 2 neutronen) en nog zwaardere kernen. Ook komen andere leptonen zoals 19

muonen en tauonen voor. Deze deeltjes hebben dezelfde lading als elektronen maar deze deeltjes hebben een grotere massa. Daarnaast bestaat kosmische straling ook uit ongeladen neutrinos. Deze dienen als het ware als een anti-lepton om zo het behoud van leptongetal in stand te houden. Deze neutrino’s vertonen nauwelijks een wisselwerking met materie. Ook fotonen met een hoge energetische waarde zoals gammastraling komen vanuit de kosmos.

Wanneer protonen uit de kosmische straling de aardatmosfeer binnendringen, kan er een reactie optreden met moleculen in de lucht waardoor het proton steeds verder uit elkaar valt. Een proton valt dan uit elkaar tot mesonen. Mesonen zijn deeltjes die bestaan uit een quark en een antiquark, afhankelijk van de combinatie hiervan kan een meson geladen zijn of geen lading hebben. In de meeste gevallen vervalt een proton tot pionen, dit zijn de lichtste soort mesonen. Pionen zijn erg onstabiel en vervallen daardoor snel. Een neutraal geladen pion (π0) vervalt in 2 fotonen, voornamelijk gamma fotonen. De geladen pionen vervallen voornamelijk in muonen en neutrino’s.

Botsingen in de atmosfeer Wanneer de geladen deeltjes via het magnetisch veld van de aarde de polen bereikt hebben, dringen deze vanaf hier de F2-laag en ionosfeer binnen. Het poollicht ontstaat op circa 100 tot 400 km hoogte boven het aardoppervlak. In deze laag van de atmosfeer komen temperaturen van rond de 1000 graden Celsius voor. Daarnaast is de dichtheid van de lucht zo laag dat er tussen de moleculen in deze laag geen krachten meer voorkomen, waardoor de moleculen zich afwisselend in gas of plasma toestand bevinden. In deze laag botsen de geladen deeltjes afkomstig van de zon op elementen in onze atmosfeer zoals voornamelijk stikstof, zuurstof, argon, helium en neon. Ook de geladen deeltjes uit de airshower kunnen botsingen veroorzaken.

Een atoom ziet er volgens het atoommodel van Bohr 40 er als volgt uit: Om de kern heen bevindt zich een K schil. In deze schil zijn 2 elektronen gepositioneerd.

Naarmate het atoom groter wordt, dus meer protonen bevat, komen er ook meer elektronen bij. De K-schil zit vol met twee elektronen, dus is er een tweede schil, waar maximaal 8 elektronen in passen. Op deze manier komen er steeds meer schillen om de kern bij, waarin steeds meer elektronen geplaatst kunnen worden. Elk elektron zit in een vaste schil. Er kan dus niet uit het niets excitatie plaatsvinden. Excitatie is het wisselen van een elektron van schil.

Wanneer er een botsing plaatsvindt, kan het zijn dat een elektron in een hogere schil wordt gestoten 59. Het elektron bevindt zich dan in een aangeslagen toestand. Een elektron kan niet willekeurig in een energieniveau terechtkomen, want de banen voor elektronen staan voor elk element vast en aan elke baan zit een specifieke waarde aan potentiële energie gekoppeld. Als een elektron zich in de aangeslagen toestand bevindt is dit niet stabiel en daarom zendt het elektron energie uit in de vorm van een foton om weer in een lager energieniveau te komen. Een elektron kan in één of meerdere stappen terugvallen in de grondtoestand.

20

Tijdens de botsing tussen een geladen deeltje en een elektron van een atoom in de atmosfeer wordt er energie overgedragen op het elektron zodat deze in een hoger energieniveau terechtkomt. Deze energie is omgezet uit de kinetische energie, ook wel bewegingsenergie genoemd, van de geladen deeltjes die afkomstig zijn uit de ruimte.

Formule voor de kinetische energie: Ek = 0,5 * m * v2 Hierin is: Ek de kinetische energie in Joule (J) m de massa van het deeltje in kg v de snelheid in m/s Emissielijnen Elk element heeft eigen emissielijnen. Emissielijnen zijn lijnen die de golflengten van het licht, dat door de elektronen van het desbetreffende element wordt uitgezonden, weergeven. Deze emissielijnen zijn afhankelijk van de schil waaruit een elektron terugvalt, want elke schil staat een vaste waarde aan potentiële energie gekoppeld. Als een elektron vanuit de buitenste schil, de hoogst aangeslagen toestand, terug valt in een schil rondom de kern, dan komt daar veel energie bij vrij. Het foton dat dan wordt uitgezonden is erg energierijk en de emissielijn die hierbij hoort zal daarom bij een zeer kleine golflengte liggen, wat resulteert in een blauwe kleur. Omdat elk element zijn schillen op verschillende afstanden rondom de kern heeft verdeeld heeft elk element specifieke emissie lijnen.

In de bijlage ‘Emissiespectra’ staat het volledige emissiespectra van stikstof, zuurstof, argon, helium en neon.

Dit zijn de golflengten van het licht dat voornamelijk wordt uitgezonden bij het poollicht op aarde:

34/61

à = Ångström = 10-10 m 21

Voorkomen en kleuren van het poollicht 40 Het poollicht wordt voornamelijk gezien in een ovaal boven de twee geomagnetische polen (zie aardmagnetisch veld). Er worden eigenlijk bij het poollicht slechts drie kleuren waargenomen: Blauw/paars, groen en rood. Deze kleuren worden voornamelijk veroorzaakt door stikstof en zuurstof, aangezien de atmosfeer voor het grootste gedeelte bestaat uit deze gassen.

Het groene licht wordt voornamelijk veroorzaakt door zuurstofatomen. Van deze atomen hebben de elektronen veel energie omdat deze zich in de tweede aangeslagen toestand bevinden. Als het elektron vanaf de tweede aangeslagen toestand meteen terugvalt in de grondtoestand komt er veel energie vrij in de vorm van groen licht. Stikstof kan ook groen licht veroorzaken, maar dit is vrij zwak waardoor het groene licht afkomstig van zuurstof overheerst. Het ontstaan van groen poollicht vindt plaats op een hoogte van ongeveer 100-150 km boven het zeeniveau.

Het meeste groene licht dat wordt waargenomen bij het poollicht heeft een golflengte van 557,7 nm. Groen poollicht heeft een grote energieinhoud. Het licht bevat namelijk ongeveer 10.000 eV aan energie. Door de hoge energie-inhoud zenden de atomen bij groen licht al na 0,74 seconden een foton uit.

Naast groen licht is er ook veel rood licht te zien bij de polen. Dit rode licht wordt door zuurstof en door stikstof veroorzaakt. Rood licht wordt veroorzaakt door zuurstof ontstaat door elektronen die uit de eerste aangeslagen toestand terugvallen naar de grondtoestand. De energie van het elektron is in dit geval lager en zal daardoor licht uitzenden met een lagere energie-inhoud dan groen licht. Het rode licht wordt door zuurstof veroorzaakt op een hoogte van ongeveer 200 km boven zeeniveau. Het rode licht dat is waar te nemen bij het poollicht bevat namelijk ongeveer 500 eV aan energie. Bij rood licht wordt na 110 seconden een foton uitgezonden.

Rood poollicht heeft een golflengte van ongeveer 630 nm. Rood licht dat wordt veroorzaakt door stikstofatomen is vooral aanwezig op een hoogte van onder de 100 km boven het aardoppervlak. Rood licht door stikstofatomen wordt veroorzaakt door elektronen die zich in een hogere aangeslagen toestand bevinden en niet meteen terugvallen naar de grondtoestand, maar dit via een tussenstap in een lagere aangeslagen toestand komen.

Ook heliumatomen zorgen voor het ontstaan van rood licht in de atmosfeer.

Omdat het aandeel van heliumatomen in de atmosfeer echter klein is, wordt dit licht vaak overdekt door het rode licht van stikstof of zuurstof.

22

Heel af en toe is er paars of blauw poollicht te zien in de lucht. Paars/blauw licht wordt veroorzaakt door elektronen die zoveel energie hebben meegekregen dat ze volledig van de kern verwijderd raken.

De energie is dan zo groot dat de kracht tussen de kern en het elektron de delen niet meer bij elkaar kunnen houden. Het elektron en de kern zijn dan geïoniseerd. Wanneer een stikstof kern een elektron uit de omgeving terugwint komt er ontzettend veel energie vrij. Blauw/paars licht is dan ook het meest energierijke waarneembare licht. Het terugwinnen van geïoniseerde elektronen komt minder vaak voor dan het terugvallen van aangeslagen elektronen. Hierdoor wordt blauw/paars licht dan ook minder waargenomen. Deze kleur ontstaat voornamelijk op een hoogte boven 100 km boven het zeeniveau.

Blauw/paars poollicht heeft vaak een golflengte die ligt rond de 470 nm.

Eerder in de theorie is verteld dat het licht dat te zien is bij het poollicht polychromatisch licht is.

Dit houdt dus in dat het licht dat te zien is een optelsom is van de kleuren van de emissielijnen in het spectrum. Toch zien wij in het poollicht voornamelijk maar drie kleuren, terwijl er meer emissielijnen met andere kleuren in het spectrum van de gassen in de atmosfeer voorkomen. Dit is te onder andere te verklaren aan de wijze waarop kleuren in licht worden gemengd 41. Bij lichtmenging geldt: hoe meer licht, hoe meer kleur. Dit houdt dus in dat als de intensiteit van één emissielijn in het spectrum van een gas groter is dan de intensiteit van een andere emissielijn, dan heeft de emissielijn met de grotere intensiteit een grotere invloed op de kleur die zal ontstaan in het licht. Verder hebben primaire kleuren in lichtmenging de overhand over niet primaire kleuren. De primaire kleuren zijn: rood, groen en blauw.

Dit verklaart dan ook goed waarom bij het poollicht vooral deze kleuren te zien zijn. De paarse kleur die af en toe te zien is bij het poollicht ontstaat door een kleurmenging van de primaire kleuren blauw en rood.

Gevaren van het poollicht Door grote zonnestormen willen nog wel eens systemen zoals defensiesystemen en GPS uitvallen door de grote hoeveelheden geladen deeltjes die vanaf de zon komen. Maar niet alleen kan het systemen uit laten vallen, ook kan deze kosmische straling hiervan gevaarlijk zijn voor de gezondheid als je vlak bij de polen bent.

Protonen met een hoge energiewaarde uit de ruimte bereiken de aarde. Deze hebben een zeer hoge snelheid en kunnen behoorlijk schadelijk zijn voor het lichaam. De meeste van deze geladen deeltjes worden afgeweerd door het magnetisch veld, maar enkele kunnen bij de polen in de aardatmosfeer terecht komen. Zelf zijn ze dus al schadelijk maar ook wanneer ze uit elkaar vallen bij een airschower komt er veel gevaarlijke straling vrij. Hier ontstaat onder andere röntgenstraling en gammastraling. Dit zijn elektromagnetische golven met een kleine golflengte en een hoge energiewaarde. Deze stralingen kunnen door het menselijk weefsel heen en het DNA beschadigen waarbij er kanker kan ontstaan. De concentratie van deze stralingen is hoog in de atmosfeer bij de polen zo hoog dat piloten die 23

regelmatig over de polen heen vliegen meer van deze straling binnenkrijgen dan medewerkers van een kerncentrale. Om deze reden mogen piloten niet te vaak over de polen heen vliegen.

De gevaren voor piloten wanneer deze over de polen vliegen De hoeveelheid ioniserende straling waaraan een mens gedurende een bepaalde periode wordt blootgesteld wordt gemeten in Sievert, symbool Sv. De sievert hangt af van de biologische effecten van straling, dus wat gebeurt er in het menselijk (of dierlijk) lichaam bij blootstelling van een bepaalde dosis straling in sievert. 1 Sv is gelijk aan 1 J/kg. De Sievert staat niet gelijk aan de Gray, omdat deze slechts de energie per massa berekent, terwijl bij de Sievert ook het biologische effect van een stralingssoort verrekend.

Per jaar mag een persoon tot maximaal 20 mSv (20,0*10-3 Sv) oplopen zonder dat dit schadelijk is voor de gezondheid. In Nederland bedraagt de gemiddelde natuurlijke achtergrondstraling 2,5 mSv (2,5*10-3 Sv) per jaar. Per dag lopen wij in Nederland gemiddeld 6 tot 12 Sv (12,0*10 -6 Sv) op.

Deze waarde verschilt echter sterk van plaats tot plaats. Bij de evenaar loopt men gemiddeld de minste kosmische straling op en rond de polen het meest. In verhouding kan de stralingsdosis op de polen is vergelijking tot de evenaar wel een factor 2 tot 3 zijn. Ook hangt de hoeveelheid straling die men per jaar oploopt erg af van de fase van de 11-jarige zonnecyclus waarin de zon zich verkeert. Iemand die niet in de luchtvaart werkt hoeft eigenlijk niet bang te zijn dat hij teveel kosmische straling oploopt en ook als je enkele keren per jaar op het vliegtuig stapt loop je nog steeds geen gevaar. Dit is echter een ander verhaal voor piloten, stewardessen en mensen die wekelijk of dagelijks reizen met een vliegtuig.

Deze mensen worden bijna constant blootgesteld aan kleine hoeveelheden kosmische straling.

Daarnaast komt er op een vlieghoogte van ongeveer 10.000 m per uur bovenop de natuurlijke achtergrondstraling nog een dosis van 4 Sv (4,0*10 -6 Sv). Dit lijkt niet erg veel, maar dat is het wel als je je bedenkt dat de gemiddelde Nederlander per dag ongeveer 6 tot 12 Sv oploopt. Bij een vlucht van 5 uur loopt men dus gemiddeld al 20 Sv straling op. Vluchten boven de 15.000 m moeten verplicht een stralingsmeter aan boord hebben. Wanneer de hoeveelheid straling tijdens de vlucht te groot is moet de route worden gewijzigd.

Hoeveel straling men per vliegreis oploopt is ook weer afhankelijk van de plaats (en de hoogte en route die eerder al genoemd zijn). Opnieuw geldt dat de meeste straling wordt opgelopen rond de polen en de minste straling rond de evenaar. Om een idee te geven: Wanneer je op een moment met zeer hoge zonneactiviteit van Hong Kong naar New York vliegt via de Noordpool, word je blootgesteld aan omme nabij de 0,0688 mSv (10 -3) kosmische straling. Vlieg je daarentegen op een moment met zeer hoge zonneactiviteit van Bangkok naar Hong Kong via de evenaar, dan word je slechts blootgesteld aan 0,0043 mSv (10-3) kosmische straling. Daarnaast kan de stralingsdosis nog flink oplopen ten tijde van een zonne uitbarsting. Bij een zware zonne uitbarsting kan de stralingsdosis, vooral bij de polen, wel oplopen tot 200 Sv (10 -6). Dit kan enkele uren duren. Ook piloten mogen aan maximaal 20 mSv per jaar worden blootgesteld. Dit betekent dat een piloot die regelmatig over de polen vlieg veel minder vlieguren mag maken dan een piloot die slechts over de evenaar vliegt. 1 mSv staat ongeveer gelijk aan 100 vlieguren. Dit betekent dat piloten per jaar gemiddeld 2000 vlieguren mogen maken. Piloten die veel vlieguren maken houden vaak zelf ook hun stralingsdosis bij. Dit kan via de site van het FAA (Federal Aviation Administration). Deze organisatie geeft een schattig voor de stralingsdosis van een bepaalde vlucht.

Het oplopen van een grote hoeveelheid kosmische straling is zeer zeker schadelijk voor het menselijk lichaam. Ioniserende straling kan namelijk weefsel en DNA beschadigen. In de wetenschap wordt aangehouden dat 1 sievert gelijk staat aan een sterfterisico van 5%. Daarnaast is aangetoond dat 24

kosmische straling de kans op het krijgen van bepaalde vormen van kanker drastisch vergroot. Zo bleek uit onderzoek dat stewardessen vaker dan de gemiddelde vrouw borstkanker kregen en dat piloten in de cockpit door de combinatie van kosmische straling en UV-straling 15 tot 25 keer meer kans hadden op het vormen van huidkanker. Ook werd bij piloten met meer dan 5000 vlieguren vaker acute leukemie dan gemiddeld geconstateerd en hebben veel piloten last van ‘nucleaire staar’ waarbij het ooglens door ioniserende straling langzaam vertroebelt.

Inleidende theorie practicum Poollicht opwekken in experiment (bij opstelling 1) 35 Om een lichtverschijnsel op te wekken in experiment vorm zijn een aantal dingen belangrijk. Voor het experiment zijn nodig: Een voeding die een hoge spanning kan leveren, een ruimte met een zeer lage druk (dus een vacuĂźm ruimte) en geladen deeltjes (elektronen en of protonen). In ons experiment gebruiken wij een gasontladingsbuis (zie afbeelding hieronder). Het uiteindelijke doel van het experiment is om stroom te laten geleiden door een ruimte met lage druk waardoor de elektronen zich op de aanwezige elementen in de buis botsen. Door de botsingen zullen de atomen van de elementen in aangeslagen toestand raken. Bij het terugvallen van de atomen in de grondtoestand wordt een foton uitgezonden. Dit foton zorgt voor het lichtverschijnsel in de buis.

In de gasontladingsbuis zitten twee platina draden (aan weerszijden van de buis). Deze twee draden worden de elektroden genoemd. 36 Een elektrode is een geleider. Deze geleider komt in contact met een niet-metaal, dus in dit geval het gas dat aanwezig is in de buis. Door contact te maken met het niet-metaal zorgt de elektrode ervoor dat de niet-metallische stof deel gaat uitmaken van de elektrische stroomkring in een opstelling. Elektroden kunnen positief of negatief geladen zijn. In de gasontladingsbuis heet het draad dat verbonden is met de positieve pool de anode. Het draad dat verbonden is met de negatieve pool wordt de kathode genoemd. De stroom in de buis loopt van de anode naar de kathode. De elektronen lopen van de kathode naar de anode. Tussen de anode en kathode ontstaat door de lopende stroom een lichtverschijnsel. 36

25

Het meten van het emissiespectrum bij verschillende snelheden kan op twee plaatsen bij de gasontladingsbuis. In het middenstuk, het smalle gedeelte van de buis, is de snelheid van de geladen deeltjes het hoogst en aan de uiteinden van de buis, de dikkere stukken, is de snelheid lager. Dit is af te leiden uit de formule van de stroomsnelheid: v = Q/A (39) Hierin is v de snelheid (m/s), A de oppervlakte van de dwarsdoorsnede(m) en Q het volume aan deeltjes dat per tijdseenheid door de buis stroomt (m3/s).

Het volume aan deeltjes dat per tijdseenheid door de buis gaat is constant. Bij de versmalling is de oppervlakte van de dwarsdoorsnede kleiner dan aan de zijkanten, dus is A in de formule ook kleiner, waardoor de snelheid, v, groter wordt.

Lorentzkracht (opstelling 2) Ondertussen weten we dat bij het ontstaan van het poollicht elektronen door een magnetisch veld gaan.

Het magnetische veld heeft hierbij invloed op deze elektronen. De kracht die werkt op de elektronen wordt de Lorentzkracht genoemd. De lorentzkracht is de kracht die een elektromagnetisch veld uitoefent op bewegende lading. De lorentzkracht zorgt ervoor dat geladen deeltjes in het magneetveld worden afgebogen van hun baan. Met de formule van de Lorentzkracht kan de richting van de deeltjes worden bepaald. De formule die geldt voor de lorentzkracht op bewegende lading is: FL = B * q * V, waarin B staat voor de magnetische inductie (in T), q is elektrische lading in coulomb en V voor de snelheid van het deeltje ( in m/s). Als het magneetveld cirkelvormig is, zoals het geval is bij het aardmagnetisch veld van de aarde, dan geldt dat de lorentzkracht gelijk is aan de middelpuntzoekende kracht. Dit heeft als effect dat de geladen deeltjes in spiraalbeweging door het magnetisch veld naar de atmosfeer reizen.

26

Benodigdheden Opstelling 1. meting lichtspectrum (bij methode 3) -

Voedingskastje (25 kV) 2 maal statief Krokodillenbekjes (minimaal 2) Bekabeling Gasontladingsbuis met neon Gasontladingsbuis met zuurstofgas Gasontladingsbuis met stikstofgas Gasontladingsbuis met helium Spectrometer

Afbeelding 1. (gasontladingsbuis)

Afbeelding 1.1 (eigen opstelling) 27

Experiment twee wordt uitgevoerd ter verduidelijking van het gedrag van geladen deeltjes op het magnetisch veld. Hieraan is geen onderzoeksvraag gekoppeld.

Opstelling 2. Magnetisch veld (bij methode 2) -

Helmholtz spoelen (zie opstelling hieronder) Magneten Voedingskastje

Afbeelding 2

Afbeelding 3 Extra -

Natriumlamp (voor ijking van de spectrometer) Spiegel Zwakke zaklamp

28

Methode 1. IJking spectrometer.

1. Sluit de natriumlamp aan en laat de lamp opwarmen tot deze helder geel/oranje schijnt.

2. Open BINAS tabel 20 en zoek het lichtspectrum van natrium op. In BINAS is te zien dat de lijn(en) in het emissiespectrum van natrium rond 590 nm. liggen. (afbeelding 4) 3. Pak de spectrometer en kijk via de spectrometer in het licht (afbeelding 5). Denk erom: kijk niet te lang in de lamp, dit kan schadelijk zijn voor de ogen.

4. De schaalverdeling is pas te zien als er licht door de spleten van het licht filter valt. Plaats daarom een zaklamp voor het licht filter. Plaats deze zo dat het licht niet belemmerend is voor het spectrum van het te meten licht.

5. Schuif het licht filter zo open dat de lijnen van natrium helder en scherp te zien zijn.

6. Stel nu de schaalverdeling op de spectrometer zo in dat de lijnen in het spectrum van natrium liggen bij 590 nm.

Afbeelding 4

Afbeelding 5

Methode 2. Magnetisch veld 1. Bouw de opstelling zoals is weergeven op afbeelding 2 en afbeelding 3.

2. Zet de voeding aan en voer de spanning op tot er een lichtbundel te zien is in de bol.

3. Stel nu de spanning zo in dat de lichtbundel in de bol een cirkel maakt die van maximale grootte is.

4. Pak en magneet en beweeg deze rond de bol met de lichtbundel.

5. Noteer de waarnemingen.

29

Methode 3: Meting lichtspectrum 1. Bouw de opstelling zoals de opstelling weergeven in afbeelding 1.

2. Laat deze controleren door de TOA. 3. IJk de spectrometer met behulp van de natriumlamp. Maak hierbij gebruik van het emissiespectrum van natrium, vermeld in BINAS tabel 20 (spectraalplaat). Voor verduidelijking van de ijking van de spectrometer: zie opnieuw methode 1.

4. Plaats de spectrometer in een statief op hoogte van de gasontladingsbuis.

5. Plaats de gasontladingsbuis met zuurstof in het statief die is aangesloten op de voeding.

6. Zet de voeding aan en voer de spanning op tot de gasontladingsbuis gaat oplichten.

7. Schuif de spectrometer voor het dunne gedeelte van de oplichtende buis. Zorg er hierbij voor dat het metaal van de spectrometer of het statief niet in de stroomkring met hoogspanning komt.

8. Plaats ook de zaklamp in een statief en schuif deze voor het lichtfilter van de spectrometer, waardoor de schaalverdeling zichtbaar wordt.

9. Bepaal de lijnen van het emissiespectrum van het gas in de gasontladingsbuis en noteer de golflengten in nanometers.

10. Schuif nu de spectrometer voor het dikkere gedeelte van de gasontladingsbuis.

11. Bepaal opnieuw de lijnen van het emissiespectrum van het gas in de gasontladingsbuis en noteer de golflengten in nanometers.

12. Bepaal of er een verschil is in de emissiespectra van zowel het spectrum van het gas in het dunne gedeelte van de buis als het dikke gedeelte van de buis. Mogelijke uitkomsten kunnen zijn: de aanwezigheid van meer of minder lijnen in het spectrum of de lichtere aanwezigheid van een bepaalde lijn.

13. Herhaal de stappen vanaf stap 5 met de gassen: Stikstof, Helium en Neon.

14. Voer de proef in duplo uit. Voor dit experiment houdt dit in: Laat het spectrum door het twee mensen waarnemen. vergelijk de waarnemingen. Door de proef op deze manier in duplo uit te voeren wordt de kans op willekeurige fouten in de waarneming verkleind.

15. Vergelijk het waargenomen spectrum met het bekende spectrum van het gas in de buis.

30

Resultaten In de resultaten zijn de gegevens van de waargenomen golflengten en intensiteit van de emissielijnen in verschillende spectra verwerkt. Voor de waargenomen intensiteit geldt: Symbool

Symbool in procenten (%)

Betekenis

+

100

Hoge intensiteit - Helder fel licht

+/-

50

Gemiddelde intensiteit

-

25

Lage intensiteit - zwak licht

-/-

5

Zeer lage intensiteit - amper zichtbaar licht

X

0

Lijn is niet meer te zien in het spectrum

Zuurstof

*De afbeelding geeft slechts een indicatie van het beeld dat is gezien tijdens het experiment. Omdat het beeld moeilijk is te fotograferen, is dus niet het gehele spectrum te zien. Ook kan er in de foto een lichte verschuiving van de emissielijnen op de schaalverdeling te zien zijn. Dit kan resulteren uit de invalshoek die is gebruikt voor het maken van de foto. De uiteindelijke resultaten zijn daarom uitgewerkt in de tabel hieronder.

31

Emissielijnen (nm.) 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Dunne deel buis

615

603

559

530

521

493

485

470

455

439

435

Intensiteit

+/-

+/-

+

+

+

+/-

+/-

-

-

-

-

Dikke deel buis

615

603

559

530

521

493

485

(470)

X

X

X

Intensiteit

+/-

+/-

+

+

+

+/-

+/-

-/-

X

X

X

In het dunne deel van buis zijn er emissielijnen waargenomen tussen de 615 nm. en de 435 nm.

In het dikke deel van de buis zijn emissielijnen waargenomen tussen de 615 nm. en de 470 nm. De laatste drie waargenomen emissielijnen (vanaf 470 nm.) die zijn waargenomen in het spectrum bij het dunne gedeelte van de buis zijn niet meer waargenomen in het spectrum van het licht bij het dikke gedeelte van de buis.

De emissielijn op 470 nm. was slechts waar te nemen als een zeer lichte waas. De kleuren in het rode en het groene gedeelte van het spectrum waren duidelijker en helderder te zien dan de lijnen in het blauwe gedeelte van het spectrum.

Om de resultaten uit de tabel te verduidelijken is een grafiek gemaakt. De lijnen overlappen tot het punt waar de intensiteit van de waargenomen lijnen in het dikke gedeelte van de buis afneemt. Bij een percentage van 0 was de lijn niet langer te zien in het spectrum.

32

Stikstof

*De afbeelding geeft slechts een indicatie van het beeld dat is gezien tijdens het experiment. Omdat het beeld moeilijk is te fotograferen, is dus niet het gehele spectrum te zien. Ook kan er in de foto een lichte verschuiving van de emissielijnen op de schaalverdeling te zien zijn. Dit kan resulteren uit de invalshoek die is gebruikt voor het maken van de foto. De uiteindelijke resultaten zijn daarom uitgewerkt in de tabel hieronder.

33

Emissielijnen (nm.)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Dunne deel buis

660

649

623

618

600

592

568

555

550

540

525

515

495

485

480

Intensiteit

+

+

+

+

+

+

+

+/-

+/-

-

-

-

-

+/-

+/-

Dikke deel buis

660

649

623

618

600

592

568

555

550

540

525

515

495

485

480

Intensiteit

+

+

+

+

+

+

+

+/-

+/-

-

-

-

-

+/-

+/-

Vervolg tabel Emissielijnen (nm.) 16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

Dunne deel buis

470

463

460

450

445

440

435

430

423

410

(405)

Intensiteit

+

+

+

+

+

+/-

+

+

+/-

-

-/-

Dikke deel buis

470

463

460

450

445

440

435

X

X

X

X

Intensiteit

+

+

+

+

+

+/-

+

X

X

X

X

In het dunne deel van de buis zijn emissielijnen waargenomen tussen de 660 en 405 nm. Zoals te zien in de resultaten heeft stikstof erg veel emissielijnen van verschillende golflengtes die verspreid liggen over het spectrum. De emissielijn bij 405 nm. was slechts te zien als een zeer lichte waas.

In het dikke deel van de buis zijn er emissielijnen waargenomen tussen de 660 en de 435 nm. De laatste vier emissielijnen (vanaf 435 nm.) die wel zijn waargenomen in het spectrum bij het dunne gedeelte van de buis zijn niet meer waargenomen in het spectrum bij het dikke gedeelte van de buis. In het rode gedeelte, het begin van het groene gedeelte en het blauwe gedeelte van het spectrum zijn de lijnen duidelijker en helderder waargenomen dan in het groene deel van het spectrum vanaf ongeveer 540 nm. tot 495 nm.

34

Om de resultaten uit de tabel te verduidelijken is een grafiek gemaakt. De lijnen overlappen tot het punt waar de intensiteit van de waargenomen lijnen in het dikke gedeelte van de buis afneemt. Bij een percentage van 0 was de lijn niet langer te zien in het spectrum.

Helium

*De afbeelding geeft slechts een indicatie van het beeld dat is gezien tijdens het experiment. Omdat het beeld moeilijk is te fotograferen, is dus niet het gehele spectrum te zien. Ook kan er in de foto een lichte verschuiving van de emissielijnen op de schaalverdeling te zien zijn. Dit kan resulteren uit de invalshoek die is gebruikt voor het maken van de foto. De uiteindelijke resultaten zijn daarom uitgewerkt in de tabel hieronder.

Emissielijnen (nm.)

1

Dunne deel buis 730

2

3

4

5

6

7

8

9

620

520

510

485

460

440

435

425

Intensiteit

+/-

+

+

-

+/-

-

+

-

-/-

Dikke deel buis

730

620

520

X

485

460

440

X

X

Intensiteit

+/-

+

+

X

+/-

-

+

X

X 35

In het dunne deel van de buis zijn emissielijnen waargenomen tussen de 730 nm. en 425 nm. Zoals te zien in de resultaten heeft helium emissielijnen van verschillende golflengtes die verspreid liggen over het spectrum. De emissielijn bij 425 nm. was slechts te zien als een zeer lichte waas.

In het dikke deel van de buis zijn er emissielijnen waargenomen tussen de 730 en de 440 nm. De laatste 2 emissielijnen (vanaf 440 nm.) die wel zijn waargenomen in het spectrum bij het dunne gedeelte van de buis zijn niet meer waargenomen in het spectrum bij het dikke gedeelte van de buis.

Ook is te zien dat de emissielijn op 510 nm. niet is waargenomen in de meting bij het dikke gedeelte van de buis. In de buis zijn er bepaalde lijnen van zowel het rode als het blauwe gedeelte van het spectrum duidelijker en helderder waargenomen dan andere lijnen in het emissiespectrum. In de buis zijn voornamelijk groene en blauwe lijnen waargenomen met een zwakke intensiteit. Ook ĂŠĂŠn enkele lijn in het rode deel van het spectrum was minder helder te zien.

Om de resultaten uit de tabel te verduidelijken is een grafiek gemaakt. De lijnen overlappen tot het punt waar de intensiteit van de waargenomen lijnen in het dikke gedeelte van de buis afneemt. Bij een percentage van 0 was de lijn niet langer te zien in het spectrum.

36

Neon

*De afbeelding geeft slechts een indicatie van het beeld dat is gezien tijdens het experiment. Omdat het beeld moeilijk is te fotograferen, is dus niet het gehele spectrum te zien. Ook kan er in de foto een lichte verschuiving van de emissielijnen op de schaalverdeling te zien zijn. Dit kan resulteren uit de invalshoek die is gebruikt voor het maken van de foto. De uiteindelijke resultaten zijn daarom uitgewerkt in de tabel hieronder.

Emissielijnen (nm.)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Dunne deel buis

730

710

700

690

680

670

640

625

610

595

560

555

545

540

Intensiteit

+/-

+

+

+

+

+

+

+

+/-

+/-

+/-

+/-

+/-

+/-

Dikke deel buis

730

710

700

690

680

670

640

625

610

595

560

555

545

540

Intensiteit

+/-

+

+

+

+

+

+

+

+/-

+/-

+/-

+/-

+/-

+/-

37

Emissielijnen (nm.)

15

16

17

18

Dunne deel buis

535

530

520

485

Intensiteit

-

-

-

-/-

Dikke deel buis

535

530

520

485

Intensiteit

-

-

-

-

In het dunne deel van de buis zijn emissielijnen waargenomen tussen de 730 nm. en 485 nm. Zoals te zien in de resultaten heeft neon emissielijnen van verschillende golflengtes die verspreid liggen over het spectrum. De meeste emissielijnen zijn echter waargenomen in het rode gedeelte van het spectrum.

De emissielijn bij 485 nm. was slechts te zien als een zeer lichte waas.

In het dikke deel van de buis zijn er emissielijnen waargenomen tussen de 730 en de 485 nm. De laatste emissielijn van het spectrum op 485 was iets helderder waar te nemen in het dikke gedeelte van de buis dan in het dunne deel van de buis. De helderste en duidelijkste lijnen waren te zien in het rode gedeelte van het spectrum.

Spectrum Neon Intensiteit in procenten (%)

120 100 80 60 40 20 0 730 710 700 690 680 670 640 625 610 595 560 555 545 540 535 530 520 485

Golflengten in nm.

Dunne deel buis

Dikke deel buis

Om de resultaten uit de tabel te verduidelijken is een grafiek gemaakt. De lijnen overlappen tot het punt waar de intensiteit van de waargenomen lijnen in het dunne gedeelte van de buis afneemt.

38

Meetonzekerheid resultaten Bij alle metingen is er sprake van een kleine meetonzekerheid. Dit komt doordat de waarneming met het blote oog niet optimaal is. De achtergrond van het spectrum is zwart en hierdoor worden zeer zwakke lijnen niet opgemerkt omdat ze lijken weg te vallen in de achtergrond.

Daarnaast is er ook sprake van een systematische fout in de metingen. De spectrometer is met het blote oog geijkt waardoor deze maximaal 2 nanometer zal afwijken van de werkelijke golflengten. Dit is voor het onderzoek verder geen belemmering omdat er niet gerekend wordt met deze waarden.

Tevens is er ook bij het aflezen van de resultaten een kleine meetonzekerheid aanwezig. Met het blote oog wordt er ongeveer 2 nanometer afgeweken van de waarde van het werkelijke resultaat. Ook heeft de invalshoek waardoor met het oog in de spectrometer wordt gekeken invloed op de resultaten. Deze meetonzekerheid wordt echter verkleind doordat er door 2 verschillende personen in duplo wordt gemeten.

Ten slotte is de waarneming op intensiteit van het licht niet berust op concrete getallen. Deze waarden zijn dus geschat naar aanleiding van waargenomen intensiteit.

Resultaten demoproef 2: Magnetisch veld in Helmholtz spoelen Wanneer er een magneet bij de opstelling wordt gehouden gaat de ontstane lichtbundel in de gasontladingsbol spiraliseren.

Verklaring resultaten Uit de resultaten blijkt dat er emissielijnen verdwijnen wanneer de snelheid van de geladen deeltjes lager wordt: Bij zuurstof zijn de emissielijnen op 455, 439 en 435 nanometer verdwenen bij een lagere snelheid van de geladen deeltjes. daarnaast is de intensiteit van de emissielijn van 470 nanometer zwakker geworden.

Bij stikstof zijn de emissielijnen op 430, 423, 410 en 405 nanometer verdwenen bij een lagere snelheid van de geladen deeltjes.

Bij helium zijn de emissielijnen op 510, 435 en 425 nanometer verdwenen bij een lagere snelheid.

Bij neon is het opvallend dat de intensiteit van de emissielijn bij 485 nanometer iets hoger is geworden.

In de metingen bij een lagere snelheid van de geladen deeltjes zijn de verdwenen lijnen en verminderde intensiteit bij de elementen zuurstof, stikstof en helium te verklaren doordat de geladen deeltjes over een lagere kinetische energie beschikken. Kinetische energie is de bewegingsenergie van de deeltjes en de snelheid van de deeltjes heeft hier een directe invloed op. Dit volgt uit de formule: Ek = 0,5 * m * v2 Hierin is:

39

Ek de kinetische energie in Joule (J) m de massa van het deeltje in kg v de snelheid in m/s Bij een hogere snelheid van de geladen deeltjes is de kinetische energie ook hoger. Dit betekent dat er bij een botsing ook meer kinetische energie van het geladen deeltje omgezet kan worden in potentiële energie van het elektron. Op deze manier kan het elektron in een hoger energieniveau terecht komen bij een hogere snelheid dan bij een lagere snelheid van de geladen deeltjes.

Toch blijven ook bij een hoge snelheid van de geladen deeltjes emissielijnen van het licht met minder energie bestaan. De soort botsing heeft ook invloed op het omzetten van kinetische energie naar potentiële energie. Als de botsing tussen een geladen deeltje en een elektron rondom de kern van een element frontaal is, dan wordt bij deze botsing het meeste energie overgedragen. Het elektron komt dan is een zo hoog mogelijke aangeslagen toestand en zal daarom ook energierijker licht uitzenden.

Wanneer het elektron slechts vanaf de zijkant zal worden aangetikt door een geladen deeltje, zal er ook minder energie worden overgedragen. Daarnaast kunnen geladen deeltjes meerdere keren botsen. Bij elke botsing zullen ze kinetische energie verliezen, dus bij elke botsing die daarna komt kan er ook steeds minder energie worden overgedragen op het elektron. Hierdoor zullen de elektronen in minder hoge aangeslagen toestanden verkeren en minder energierijk licht uitstralen wanneer het terugvalt naar de grondtoestand. Ook hoeft een elektron niet in één keer terug te vallen naar de grondtoestand, maar kan dit via tussentoestanden. Zo wordt er ook meerdere keren minder krachtig licht uitgezonden in plaats van in één keer heel energierijk licht. Dit zorgt ervoor dat bij hoge snelheden van de geladen deeltjes, niet alleen het krachtige blauw/paarse of groene licht wordt uitgezonden, maar ook kleuren van licht met een lagere hoeveelheid energie.

Opvallende resultaten zijn die van helium en neon. Bij helium verdwijnt er een emissielijn van 510 nanometer als de snelheid van de deeltjes lager is. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat er bij een hoge snelheid van de geladen deeltjes, een elektron vanuit een hoge aangeslagen toestand in meerdere stappen terug valt naar de grondtoestand. Deze hoge aangeslagen toestand wordt niet bereikt bij een lagere snelheid, waardoor dit licht niet meer via deze weg wordt uitgezonden. Wel kunnen elektronen die direct in deze aangeslagen toestand verkeren licht van deze golflengte uitzenden, maar dit kan in verhouding weinig zijn waardoor het licht niet meer waar te nemen is met het oog. Een andere verklaring is dat we te maken hebben met een meetfout. Deze meetfout kan zijn ontstaan doordat de spectrometer een andere stand had ten opzichte van de gasontladingsbuis waardoor het lichtinval niet volledig is geweest.

Bij neon is het licht bij de emissielijn van 485 nanometer juist in intensiteit toegenomen bij een lagere snelheid van de geladen deeltjes. Het is een minimale verandering, maar deze gaat wel tegen de theorie in. Het kan zijn dat in het begin van de buis de deeltjes zich vrijer kunnen rond bewegen, omdat de deeltjes en de elementen hier meer ruimte hebben en daarom verder uit elkaar liggen. Dit zorgt ervoor dat de geladen deeltjes in verhouding ook minder botsen tegen andere deeltjes, waardoor er bij een goede frontale botsing toch nog redelijk veel energie overdragen kan worden aan het elektron. Maar als dit het geval is zou zo’n dergelijke waarneming zich ook bij andere stoffen moeten voordoen en dat is niet het geval. Deze verklaring is daarom mogelijk, maar onwaarschijnlijk. Een andere verklaring zou kunnen zijn dat de intensiteit van het licht dat vrijkomt in het midden van de buis, de plek waar de deeltjes snel stromen, als het ware veel groter lijkt dan het licht dat vrijkomt van een golflengte van 485 nanometer. Hierdoor kan dit licht zwakker worden waargenomen. Het zwakke blauwe licht wordt dus overschaduwd door het heldere rode licht.

40

Deze meting is in triplo uitgevoerd met verschillende gasontladingsbuizen met neongas en de resultaten waren bij alle metingen gelijk. Dit resultaat kunnen we daarom niet verklaren aan de hand van een meetfout.

Verklaring kleuren van het poollicht (bij deelvraag 2) In een kleurenspectrum worden kleuren gesplitst. Een kleurenspectrum bestaat uit emissielijnen van verschillende golflengten. Deze emissielijnen staan ieder voor een aparte kleur. Dit is dus een vorm van monochromatisch licht. Het licht dat met onze ogen te zien is, is de optelsom van als deze kleuren monochromatisch licht. Dit licht wordt polychromatisch licht genoemd. Een emissielijn met een grote intensiteit zal bij kleurmenging de overhand hebben in de uiteindelijke kleur die wij zien op een lijn met een lage intensiteit.

Zuurstof In de resultaten was te zien dat de kleuren in het rode en het groene gedeelte van het spectrum duidelijker en helderder te zien waren dan de lijnen in het blauwe gedeelte van het spectrum. De emissielijnen in het rode en het groene gedeelte van het spectrum van zuurstof hadden dus een grotere intensiteit dan de emissielijnen in het blauwe gedeelte van het spectrum. Dit is ook gemeten bij natuurkunde instelling: Windows to the universe. (afbeelding afkomstig van Windows to the universe).

Net als in het de resultaten is in het diagram te zien dat de lijnen in het rode en groene gedeelte een hogere intensiteit hebben dan de lijnen in het blauwe deel van het spectrum.

Doordat kleuren met een grotere intensiteit in kleurmenging de overhand hebben over kleuren met een kleine intensiteit, betekent dit voor het licht dat wij zien, dat bij een botsing met zuurstof voornamelijk groen en rood licht wordt waargenomen aan de hemel. Of groen of rood te zien is aan de hemel wordt op zijn beurt weer bepaald door de energie die wordt overgedragen bij een botsing met het element.

Wanneer bij een botsing veel energie wordt overgedragen en een elektron van zuurstof in de tweede aangeslagen toestand komt, zal bij terugvallen naar de grondtoestand groen licht ontstaan. Wordt bij een botsing echter iets minder energie overgedragen en komt zuurstof in de eerste aangeslagen toestand, dan zal er bij terugvallen naar de grondtoestand rood licht ontstaan.

Stikstof In de resultaten was te zien dat de kleuren in het rode en het blauwe gedeelte van het spectrum duidelijker en helderder te zien waren dan de lijnen in het groene gedeelte van het spectrum.

Enkele groene lijnen waren echter wĂŠl 41

duidelijk te zien. De emissielijnen in het rode en het blauwe gedeelte van het spectrum van stikstof hadden dus een grotere intensiteit dan de emissielijnen in het groene gedeelte van het spectrum. Dit is ook gemeten bij natuurkunde instelling: Windows to the universe. (afbeelding afkomstig van Windows to the universe). Net als in het de resultaten is in het diagram te zien dat de lijnen in het rode en blauwe gedeelte een hogere intensiteit hebben dan de lijnen in het groene deel van het spectrum.

Doordat kleuren met een grotere intensiteit in kleurmenging de overhand hebben over kleuren met een kleine intensiteit, betekent dit voor het licht dat wij zien, dat bij een botsing met stikstof voornamelijk blauw en rood licht wordt waargenomen aan de hemel. Of blauw of rood (of heel enkel groen) te zien is aan de hemel wordt op zijn beurt weer bepaald door de energie die wordt overgedragen bij een botsing met het element. Wanneer bij een botsing veel energie wordt overgedragen en een elektron van stikstof in een hogere aangeslagen toestand komt, zal bij terugvallen via tussenstappen naar de grondtoestand rood licht ontstaan. Als de snelheid van elektronen erg groot is zal bij een botsing met stikstof het elektron wegslaan van de kern. Het elektron bevindt zich in geĂŻoniseerde toestand.

Wanneer dit elektron weer teruggewonnen wordt uit zijn omgeving komt er enorm veel energie vrij.

Deze energie zorgt voor het ontstaan van blauw licht. Wordt bij een botsing echter erg weinig energie overgedragen en komt stikstof in de eerste aangeslagen toestand, dan zal bij terugvallen naar de grondtoestand groen licht ontstaan. Dit komt echter niet vaak voor en als dat wel het geval is, dan zal het groene licht van zuurstof het groene licht van stikstof in de atmosfeer overschaduwen.

Helium In de resultaten was te zien dat er kleuren in zowel het rode, het groene gedeelte en het blauwe gedeelte van het spectrum duidelijk en helder te zien waren. Ook waren er lijnen van kleuren te zien in het blauwe, groene en rode gedeelte die minder helder te zien waren. Dus zijn er zowel emissielijnen over het spectrum verdeeld waargenomen met een hoge intensiteit en lijnen met een lage intensiteit. Dit is ook gemeten bij natuurkunde instelling: Physics stack exchange 52. (afbeelding afkomstig van physics stack exchange). Net als in het de resultaten is in het diagram te zien dat de lijnen in het rode, groene en blauwe gedeelte een hogere intensiteit hebben dan de lijnen andere lijnen in het spectrum. Doordat kleuren met een grotere intensiteit in kleurmenging de overhand hebben over kleuren met een kleine intensiteit, betekent dit voor het licht dat wij zien, dat bij een botsing met helium zowel rood, groen als blauw licht wordt waargenomen aan de hemel. Welke van deze kleuren uiteindelijk te zien is aan de hemel wordt op zijn beurt weer bepaald door de energie die wordt overgedragen bij een botsing met het element. Wanneer bij een botsing veel energie wordt overgedragen en een elektron van helium in de eerste aangeslagen toestand komt, zal er bij het terugvallen naar de grondtoestand rood licht ontstaan.

Omdat het licht van helium in het poollicht bijna altijd slechts in kleine mate aanwezig is en wordt overschaduwd door het licht van stikstof en zuurstof, is er weinig bekend van de uiting van het blauwe en groene licht. Naar verwachting wordt ook bij helium groen licht uitgezonden bij een hogere energie en het terugvallen van een elektron uit de tweede aangeslagen toestand. Blauw licht zal naar 42

verwachting opnieuw ontstaan wanneer een elektron in geĂŻoniseerde toestand raakt en wordt teruggewonnen uit de omgeving. Blauw licht ontstaat bij zeer energierijke botsingen.

Neon In de resultaten was te zien dat de kleuren in het rode deel van het spectrum duidelijker en helderder te zien waren dan lijnen in de rest van het spectrum. Dus hebben de lijnen in het rode gedeelte van het spectrum een hogere intensiteit dan andere lijnen in de rest van het spectrum. Dit is ook gemeten door natuurkundige Bill Blair, die de pagina maakte: The basics of light (47).(afbeelding afkomstig van Basics of light). Net als in het de resultaten is in het diagram te zien dat de lijnen in het rode gedeelte een hogere intensiteit hebben dan de lijnen andere lijnen in het spectrum. Doordat kleuren met een grotere intensiteit in kleurmenging de overhand hebben over kleuren met een kleine intensiteit, betekent dit voor het licht dat wij zien, dat bij een botsing met neon voornamelijk rood licht wordt waargenomen aan de hemel. Omdat neon in de atmosfeer en het poollicht bijna altijd slechts in kleine mate aanwezig is en het licht bijna altijd wordt overschaduwd door het licht van stikstof en zuurstof, is er weinig bekend van de uiting van dit licht.

Verklaring resultaten demoproef Helmholtz spoelen De elektronen die aanwezig zijn in de gasontladingsbol met de Helmholtz spoelen zijn geladen.

Wanneer een magneet bij de ontstane lichtbundel, bestaande uit elektronen, wordt gehouden, worden de elektronen door de lading van de magneet afgebogen. De elektronen worden in de gasontladingsbol afgebogen in een spiraal. Dit is te verklaren aan de hand van de Lorentzkracht. Bij een cirkelvormig magnetisch veld is de richting van de lorentzkracht gelijk aan de richting van de middelpuntzoekende kracht.

De resultaten en de verklaring van de resultaten van de demoproef Helmholtz spoelen geven geen antwoord op een vraagstelling in het onderzoek. De demoproef is uitgevoerd ter visuele verduidelijking van het proces dat plaatsvindt bij het magnetisch veld van de aarde.

43

Conclusie De snelheid van de geladen deeltjes afkomstig van de zon bepaalt welke emissielijnen er aanwezig zijn in de emissiespectra van de elementen. Bij een hogere snelheid van de deeltjes kan er energierijker licht worden gevormd dan bij een lagere snelheid. Dit betekent dat er meer blauw/paarse emissielijnen, van een kortere golflengte, gevormd kunnen worden dan bij een lage snelheid. Deze conclusie komt overeen met de hypothese.

Conclusie deelvragen 1) Geladen deeltjes uit de ruimte botsen tegen de elektronen van elementen in de atmosfeer. Dit komt deels overeen met de hypothese. (Conclusie wordt gehaald uit de theorie van het onderzoek) 2) Verschillende kleuren in het poollicht worden veroorzaakt door verschillende elementen in de atmosfeer. Dit komt overeen met de hypothese.

3) Piloten hebben een verhoogde kans op beschadigingen in het DNA door een hoge stralingsdosis als ze regelmatig over de polen vliegen. De hypothese was juist maar niet volledig.

Discussie In het spectrum van helium is in het dikke gedeelte van de buis een lijn uit het groene gedeelte van het spectrum bij 510 nm. verdwenen. Dit is te wijten aan een eventuele meetonzekerheid.

In het spectrum van neon is een blauwe lijn in het dikke deel van de buis helderder waargenomen dan deze zelfde lijn in het dunne deel van de buis. Wegens gebrek aan verdere kennis kan niet achterhaald worden wat de oorzaak van dit resultaat is. Wel kan er gesteld worden dat dit resultaat niet door een meetfout beĂŻnvloed is.

Door de afwezigheid van materiaal is het experiment met de oorspronkelijke onderzoeksopstelling niet uitgevoerd.

Daarnaast zijn niet alle resultaten op de komma afgelezen, omdat dit zeer lastig was. Zo lastig dat er zelfs een meetfout in de resultaten kan zitten van ongeveer 2 nm.

In het experiment was het meten van de intensiteit erg moeilijk. Er was geen luxmeter die wij tot onze beschikking konden stellen. Ook met een luxmeter zou het meten van de intensiteit lastig zijn geweest.

Dit komt omdat er in het experiment werd gekeken naar de intensiteit van afzonderlijke emissielijnen in een volledig emissiespectrum. De luxmeter zou de intensiteit van het licht van het gehele spectrum meten. In een herhaal of vervolgonderzoek zou er dus gekeken moeten worden naar een manier om de intensiteit van de emissielijnen individueel nauwkeurig te kunnen meten. Doordat in dit onderzoek de intensiteit is gemeten door middel van eigen waarneming, is de nauwkeurigheid klein. Ook is de intensiteit vervolgens ingedeeld op schaal van vier grootten in intensiteit. Dit zijn er in werkelijkheid natuurlijk meer. Ook hierdoor neemt de nauwkeurigheid en de betrouwbaarheid van de resultaten af.

44

Suggestie voor vervolgonderzoek of herhaalonderzoek Herhaalonderzoek 1 Om betere resultaten te verkrijgen kan het onderzoek herhaald worden met een andere opstelling. Voor het herhaalonderzoek zal een grotere gasontladingsbuis, een elektronenkanon en een vacuümpomp worden gebruikt. (zie afbeelding hiernaast). Door de nieuwe opstelling kan met het elektronenkanon en met de vacuümpomp handmatig de snelheid van de elektronen in de buis worden bepaald. Hierdoor kunnen resultaten wellicht duidelijker en betrouwbaarder zijn.

Daarnaast zou een digitale spectrometer in vergelijking met een handmatige spectrometer veel nauwkeurigere metingen geven dan de meting uit onze resultaten.

Herhaalonderzoek 2 Om beter het lichtverschijnsel te kunnen bestuderen kan in plaats van het gebruik van een gasontladingsbuis ook een planeterella 49 worden gebruikt. De planeterella is een opstelling met een vacuüm ruimte waarin 2 bollen staan. De anode en de kathode. De iets kleinere bol, waarin een sterke magneet is verwerkt, stelt de aarde voor en is de anode. De grotere bol, die is verbonden met het elektronenkanon, representeert de zon en is de kathode. Onder de vacuüm ruimte zijn de bollen verbonden in een stroomkring. Wanneer de voeding wordt aangezet kan in de planetarella worden waargenomen dat er een sterke gloed rondom de kathode (de zon) vormt, een stroom aan licht richting de kleine bol beweegt en een lichtverschijnsel rond de ‘polen’ van de kleine bol is waar te nemen. Dit fenomeen vindt ook plaats in het heelal wanneer men het poollicht ziet.

Mogelijk vervolgonderzoek 1 Als vervolgonderzoek kan er verder onderzoek gedaan worden naar het ontdekken en identificeren van nieuwe planeten in of buiten ons zonnestelsel. Wanneer geladen deeltjes terechtkomen in de atmosfeer van een hemellichaam zenden zij radiostraling uit. De radiostraling kan worden waargenomen door telescopen. Wanneer er veel radiostraling wordt waargenomen, kan dit wijzen op een aurora van een planeet. Dit wijst dan op zijn beurt weer op het bestaan van een hemellichaam, zoals planeten of sterren op deze plek. Radiostraling is over grote afstanden goed waarneembaar. Dit maakt dit een goede methode voor ontdekking en identificatie van nieuwe hemellichamen. Men kan op deze manier ook actief op zoek naar radiostraling om hemellichamen te ontdekken. Verder kan radiostraling informatie geven over de duur van een dag op een hemellichaam, de sterkte van een magnetisch veld en de eventuele aanwezigheid van manen rondom het hemellichaam.

Mogelijk vervolgonderzoek 2 Een heel interessant onderzoek waar men tegenwoordig mee bezig is, is het opslaan van energie of informatie door middel van gecontroleerd verval van elektronenbanen. Het idee hierbij is om binnen een atoom, elektronen in een hogere energiebaan te brengen, dus in aangeslagen toestand, en vervolgens gecontroleerd deze elektronen weer terug laten vallen naar de grondtoestand. Als men in 45

staat is het elektron voor een bepaalde tijd in een aangeslagen toestand te kunnen houden, dan ontstaat er een opslagmedium. In theorie kan er dan energie worden opgeslagen in een elektron. Het in aangeslagen toestand brengen van een elektron kost energie. Het is daarom mooi als men een proces vindt, waarbij het elektron zonder menselijke hulp in een aangeslagen toestand komt. Dit zien we in de natuur bij bliksem en bij poollicht. Bliksem levert in een keer erg veel energie. Het nadeel van bliksem is echter dat het niet heel frequent voorkomt en dat het slechts van korte duur is. Het poollicht daarentegen is constanter op aarde aanwezig en duurt langer. Als men in staat zal zijn energie op te slaan in het poollicht, kan men, vooral voor de gebieden rond de polen, in de toekomst misschien veel energie halen uit het poollicht voor menselijk doeleinden. Dit zou dan een vorm zijn van duurzame energie. De eerste onderzoeken worden op dit moment gedaan in het Max Planck Instituut.

Betrouwbaarheid en validiteit Het uitgevoerde onderzoek is redelijk betrouwbaar. Dit komt omdat er gebruik is gemaakt van een spectrometer met een vaste schaalverdeling. De schaalverdeling kan 2 nanometer van de werkelijke waarden ernaast zitten en dit is het geval geweest in elke meting. Hierdoor is er sprake van een kleine systematische fout maar deze systematische fout heeft geen invloed op de resultaten van het onderzoek. Het onderzoek is echter matig valide. Dit heeft te maken met enkele omstandigheden.

Omdat de spectrometer relatief klein is kan het zijn dat niet iedere keer het gehele spectrum binnen ons blikveld viel. Het kan hierdoor zijn dat het spectrum soms onvolledig in beeld is gebracht. In het onderzoek is de kans op willekeurige fouten relatief groot geweest en daarom is het onderzoek matig valide.

46

Bijlage 1: Emissiespectra gassen 57 Stikstof

Zuurstof

Helium

Neon

Schaalverdeling in à = Ångström = 10 m -10

47

Bijlage 2: Historie en mythologie 2.5 Voor de wetenschap met een betrouwbare verklaring kwam over het voordoen en het ontstaan van het poollicht, deden vele folklore en mythologische verhalen over het poollicht zich de ronde. Vele van deze verhalen komen uit de Scandinavische mythologie.

Zo geloofde men in Finland dat het poollicht door hun god aan hen gegeven was als compensatie voor het wegnemen van de zon in de wintermaanden. Naast dit verhaal wordt het poollicht in Finland ook wel ‘revontulet’ genoemd. Dit betekent ‘vossenlicht’. Deze naam komt voort uit het idee dat een vos door de toendra’s van Finland liep en hierbij met zijn staart sneeuw de lucht in zwiepte. Bij de aanraking met de staart zou volgens het verhaal de sneeuw zijn gaan sprankelen en veranderde het in lichtbakens met verschillende kleuren.

In Noorwegen geloofde men echter dat het poollicht een voorteken voor oorlog en dood was. Men noemde het poollicht in deze tijd in Noorwegen ook wel ‘bloedlicht’.

De Noren geloofden namelijk dat het poollicht bestond uit de zielen van strijdende gestorven krijgers. Het licht representeerde de krijgslust van de strijders en het zachte geruis van het fenomeen de strijdkreet van de overledenen.

Ook geloofden zij dat het poollicht een aankondiging was van de vrouwelijke zielen die op het slagveld bepaalden welke krijgers overleden en welke mochten blijven leven.

De meest heldhaftige strijders namen zij mee naar het Valhalla. Deze vrouwelijke zielen werden: ‘Valkyries’ genoemd. 1 In Zweden geloofde men dat het poollicht een reflectie was van de zee onder het ijs of een grote groep haringen. Hun benaming voor het fenomeen was: ‘Sillblixt’

In Denemarken ging het verhaal dat het poollicht was ontstaan uit een wedstrijd tussen zwanen. In de legende wordt verteld dat een paar zwanen elkaar uitdaagden zo ver mogelijke naar het noorden te vliegen. Twee zwanen kwamen echter vast te zitten in het ijs en probeerden, wapperend met hun vleugels, los te breken. Het licht van de aurora zou voortkomen uit de weerspiegeling van licht op het ijs en de golvende beweging werd veroorzaakt door de zwanen die vast zaten in het ijs en wild wapperden met hun vleugels.

48

Ook enkele Eskimo stammen dachten de verklaring van het poollicht te hebben achterhaald. Het grootste gedeelte van de Eskimo stammen geloofde dat het poollicht bestond uit de zielen van de dieren die zij tijdens de jacht hadden gedood. Men moest respect hebben voor deze zielen, of het licht zou de jager verzwelgen en meenemen op zijn reis door de hemel.

Deze mythe wordt onder andere gebruikt in de Disney film ‘Brother bear’ waarin een jonge krijger, steeds opnieuw probeert de beer te doden, die zijn broer heeft laten sterven. Hij verliest hierbij het respect voor de jacht en de zielen van de overleden dieren en wordt door het licht van de aurora veranderd in een beer. Zo leert hij opnieuw respect te krijgen voor de dieren.

Er zijn ook enkele Eskimo stammen die een andere verklaring hebben voor het poollicht of aurora. Deze groep Eskimo’s noemt het fenomeen: ‘aqsarniit’, wat: voetballer betekent. Zij geloven namelijk dat het licht voortkomt uit de zielen van de doden die voetbal spelen met het hoofd van een paard of een walrus. 1

Tegenwoordig geloven de meeste mensen niet meer in deze verhalen en is het algemeen bekend dat het poollicht een natuurverschijnsel is met natuurkunde herkomst. De eerste theorie over het ontstaan van poollicht zonder mythologische achtergrond was gebaseerd op de reflectie van maanlicht. Vroeger dacht men namelijk dat het poollicht ontstond doordat het licht van de maan werd gereflecteerd op het ijs van de polen. Het ijs zou dienen als prisma waardoor er breking van licht optrad. Het gereflecteerde licht zou worden teruggekaatst naar de hemel waar het zou worden waargenomen al poollicht. Tegenwoordig weten we dat ook deze theorie niet klopt. Maar hoe dit natuurverschijnsel zich dan wel precies voordoet en welk verband dit heeft met het heelal, dat weet het merendeel van de mensen echter niet.

49

Poollicht op andere hemellichamen De twee belangrijkste voorwaarden voor het ontstaan van poollicht zijn: een stroom geladen deeltjes en een planeet met een atmosfeer én een magnetisch veld. Natuurlijk is de aarde niet de enige planeet die een over een magnetisch veld beschikt. En ook de zonnewinden bereiken niet alleen de aarde, maar ook andere hemellichamen. Dit zou beteken dat er op andere planeten ook poollicht te zien zou moeten zijn. En dit klopt! Afhankelijk van de aanwezigheid van bepaalde gassen in de atmosfeer van een planeet kan er poollicht worden waargenomen. In ons zonnestelsel is er poollicht waargenomen op Jupiter, Saturnus, Uranus én op de manen van Jupiter.

Jupiter 52 Jupiter is een gasreus met een erg sterk magnetisch veld. Dit magnetische veld is nog vele malen sterker dan het magnetische veld van de aarde.

Dit zorgt ervoor dat de gasreus over de perfecte omstandigheden voor het ontstaan van poollicht beschikt. Doordat het magnetische veld van Jupiter sterker is dan dat van de aarde, is het poollicht dat te zien is niet alleen veel groter in omvang, maar ook veel helderder te zien, want dit licht bevat namelijk veel meer energie! Er bestaan enkele verschillen tussen het poollicht dat te zien is op Jupiter en het poollicht dat te zien is op onze aarde 58. Een van de grootste verschillen tussen het poollicht op Jupiter en dat op aarde is, dat het poollicht op Jupiter een constant fenomeen is. Het poollicht op aarde is slechts zien in het donker en voornamelijk bij een grote zonneactiviteit. Het sterke magnetische veld van Jupiter trekt echter constant materie naar de planeet toe. Hieronder vallen geladen deeltjes afkomstig van de zon, kosmische achtergrondstraling én geladen deeltjes afkomstig van Io, de maan van Jupiter. Deze maan staat relatief dicht bij Jupiter en dus kan de planeet veel materie van de maan naar zich toetrekken. De geladen deeltjes op Io zijn ontstaan door vulkanische activiteit op deze maan. De geladen deeltjes worden de ruimte in gespuwd en stromen via een onzichtbare lijn naar de polen van Jupiter. De stroom waarin de deeltjes richting Jupiter gaan wordt een fluxbuis genoemd (zie afbeelding. Het kleine stipje in de fluxbuis stelt Io voor). Naast Io draagt ook Europa mee aan het zenden van deeltjes naar Jupiter via een gelijk proces als van dat op Io. Door de grote hoeveelheden deeltjes die naar de planeet worden getrokken vinden er veel botsingen plaats in de atmosfeer van Jupiter (53). De atmosfeer van Jupiter bestaat voor 89,9% uit waterstof(gas) en voor 10,2% uit helium. Verder bevinden zich in de atmosfeer nog enkele sporen van ammoniak, methaan en water. In het verslag is te zien dat helium vooral een paarse gloed uitstraalt bij botsingen. Waterstof is echter niet eerder in het verslag verwerkt.

50

In het spectrum van waterstof zijn enkele emissielijnen te zien. Drie van deze lijnen liggen in het blauwe gedeelte van het spectrum.

Verder is in een intensiteit spectrum van waterstof te zien dat de lijnen in het blauwe gedeelte van het spectrum een grotere intensiteit vertonen dan de lijn(en) in het rode gedeelte van het spectrum. Dit betekent dat de blauwe lijnen in het spectrum de overhand hebben in de kleurmening over de rode lijnen en dat het waargenomen licht voornamelijk blauw/paars van kleur zal zijn.

Manen van Jupiter Ook op de manen van Jupiter wordt af en toe poollicht waargenomen. Dit poollicht ontstaat wanneer plasma, afkomstig van Jupiter, in de ijle atmosfeer van de manen dringt. Hier botsen de geladen deeltjes en veroorzaken een lichtverschijnsel.

Een opmerkelijk verschil in het poollicht op bijvoorbeeld Io is dat het poollicht op de manen niet alleen waar te nemen is op de polen. Het licht is zelfs het helderst te zien rond de (denkbeeldige) evenaar. Dit komt omdat de geomagnetische polen ten opzichte van de geografische polen op de manen van Jupiter erg afwijken. Io heeft, net als de andere manen van Jupiter, geen regelmatige atmosfeer. De atmosfeer van de manen rond Jupiter wordt veroorzaakt door de gassen die vrijkomen bij vulkanische activiteit. De atmosfeer is hierdoor dun en vervliegt snel. Bij lage vulkanische activiteit is er geen atmosfeer rond de manen waar te nemen en zal er ook geen poollicht waarneembaar zijn.

De foto laat een waarneming van poollicht op Io zien.

Saturnus Poollicht op Saturnus ontstaat, net als op aarde, doordat het magnetisch veld van Saturnus geladen deeltjes vangt. De deeltjes botsen met elementen in de atmosfeer en veroorzaken een lichtverschijnsel. Hoewel Saturnus erg ver van de aarde staat, is hij toch goed in staat geladen deeltjes naar zich toe te trekken. Dit komt omdat Saturnus een erg sterk magnetisch veld heeft. Het poollicht op 51

Saturnus is zeer bewegelijk en verandert voortdurend. Dit komt doordat aan de niet zonkant van de planeet een magnetotail ontstaat. Dit is een lange magnetische staart die het magnetische veld van de planeet lichtelijk vervormd. Zodra geladen deeltjes van de zon in aanraking komen met de planeet valt deze magnetische staart uiteen. hierdoor laait het poollicht op. Het proces van het ontstaan van de magnetische staart is echter een dynamisch evenwicht. Dit betekent dat de staart zich automatisch weer herstelt. Bij een volledig herstelde staart is het poollicht als minder intensief licht te zien. Dit proces verloopt continu, waardoor het poollicht dus steeds verandert van intensiteit.

De atmosfeer van Saturnus (54) bestaat voor 96,3% uit waterstof(gas) en voor 3,3% uit helium. Verder zijn er sporen van methaan en ammoniak in de atmosfeer te vinden. Zoals we weten straalt helium voornamelijk paars licht uit bij botsingen. Het kleuren verschijnsel van waterstof is behandeld bij het poollicht van Jupiter. Doordat de blauwe lijnen in het spectrum van waterstof een grotere intensiteit hebben dan de rode lijnen in het spectrum van waterstof, zal voornamelijk blauw/paars licht worden waargenomen in het poollicht op Saturnus. Dit klopt volgens de foto’s die zijn gemaakt door de Hubble telescoop.

Uranus Er wordt slechts heel enkel poollicht op Uranus waargenomen (55) en wanneer dit wel wordt waargenomen, is het vaak slechts voor enkele minuten te zien en is het licht zwak. Sinds de jaren 80 is er slechts enkele keren poollicht op Uranus waargenomen door de Hubble telescoop. Twee keer is dit poollicht goed waargenomen, namelijk in 1986 en in 2012. Doordat het poollicht slechts weinig wordt waargenomen is er ook maar weinig over het poollicht op Uranus bekend. Wel weten we dat het geringe voorkomen van poollicht iets te maken heeft met de afwijkende wijze van rotatie van de planeet. De meeste planeten in ons zonnestelsel roteren door middel van ‘tollen’ waarbij de as van de planeet vrijwel altijd bijna recht omhoog gericht staat. Bij Uranus is dit niet het geval. De as van Uranus lijkt ten opzichte van andere planeten gedraaid te zijn. De planeet lijkt dus op zijn zij te liggen.

Ook maakt de planeet tussen de rotatie-as en de magnetische as een hoek van 60 graden, waarbij dat op aarde slechts een hoek is van 11 graden. Beide keren dat het poollicht op Uranus is waargenomen stond de rotatie-as loodrecht op de zon gericht. Doordat de rotatie-as richting de aarde was gericht ontstond een sterke magnetosfeer. Door de magnetosfeer konden de geladen deeltjes worden afgebogen naar de magnetische polen waardoor poollicht te zien was. De theorie is dus dat Uranus een magnetisch veld heeft dat niet sterk genoeg is om in normale omstandigheden geladen deeltjes af te buigen naar de magnetische polen, waardoor poollicht alleen te zien is als de rotatie-as richting de zon staat gericht. De atmosfeer van Uranus bestaat voor 82,5% uit waterstof(gas) en voor 15,2% uit helium. Verder zijn er sporen van methaan, water en ammoniak in de atmosfeer te vinden. Zoals we weten straalt helium voornamelijk paars licht uit bij botsingen. Het kleuren verschijnsel van waterstof is behandeld bij het poollicht van Jupiter. Doordat de blauwe lijnen in het spectrum van waterstof een grotere intensiteit hebben dan de rode lijnen in het spectrum van waterstof, zal voornamelijk blauw/paars licht worden waargenomen in het poollicht op Uranus.

52

Buiten het zonnestelsel 50 In 2015 is zelfs voor het eerst poollicht waargenomen op een ster buiten ons zonnestelsel. Het ging hierbij om een zeer zware ster genaamd; LSRJ1835 + 3259 (56). In laboratorisch onderzoek werden door middel van telescopen die ingesteld staan op golflengten, radiogolven van de ster waargenomen.

Bij poollicht worden radiogolven waargenomen omdat geladen deeltjes radiostraling afgeven vlak voor ze de atmosfeer van een hemellichaam betreden. De ster ligt 18 lichtjaar van ons vandaan en heeft poollicht dat vele malen sterker is dan wij dat kennen op aarde. Door middel van het waarnemen van poollicht via telescopen kunnen nieuwe planeten worden ontdekt of kan er informatie worden verschaft over bestanddelen van de atmosfeer of de sterkte van een eventueel magnetisch veld rondom een hemellichaam.

Bibliography (NASA), L. M. (1999, September 7). A new model of the plasmasphere surrounding our world.

Retrieved from science.nasa.gov: https://science.nasa.gov/science-news/science-atnasa/1999/ast07sep99_1/ (48) Anderson studio. (2016, Oktober 7). Aurora folklore. Retrieved from Kinfolk.com: http://www.kinfolk.com/aurora-folklore/ (4) Atmospheric topics. (2016, November 10). Glowing gasses - Aurora. Retrieved from atopics.uk: http://www.atoptics.co.uk/highsky/auror3.htm (40) Basics of light. (2016, December 1). Spectroscopy basics. Retrieved from pha.jhu.edu: http://www.pha.jhu.edu/~wpb/spectroscopy/basics.html (47) Branden, G. v. (2015, Oktober 20). Aurora mythes en folkslore. Retrieved from Laplandreizen.blogspot.nl: http://laplandreizen.blogspot.nl/2015/10/aurora-mythesfolklore.html (2.5) Erik67. (2015, December 12). Elektromagnetisch spectrum ultraviolette straling. Retrieved from Wetenschap.infonu.nl: http://wetenschap.infonu.nl/natuurkunde/147053-elektromagnetischspectrum-ultraviolette-straling.html (23) Erik67. (2015, Januari 13). Het elektromagnetisch spectrum. Retrieved from Wetenschap.infonu.nl: http://wetenschap.infonu.nl/natuurkunde/146263-het-elektromagnetisch-spectrum.html (20) Fourier, J. (2016, December 4). Planeterella. Retrieved from le.ac.uk: http://www2.le.ac.uk/departments/physics/outreach/planeterrella (49) Gerrits, G. (1906). Leerboek der natuurkunde. Leiden: E.J. Brill. (35) Howstuffworks (Director). (2014). What causes The Nothern lights? [Motion Picture]. (1) Kislat, F. (2011). Measurment of the energy spectrum of cosmic rays with the 26 station configuration of the icetop detector. Berlin. (38) Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut. (2016, oktober 17). Uitleg over zonnevlekken.

Retrieved from KNMI.nl: https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/uitleg/zonnevlekken (16)

53

Kraaijvanger, C. (2013, januari 22). Bewijs dat poollicht ook buiten ons zonnestelsel voorkomt.

Retrieved from scientias.nl: https://www.scientias.nl/nieuw-bewijs-dat-poollicht-ook-buitenons-zonnestelsel-voorkomt/ (50) Kraaijvanger, C. (2016, Juni 30). Hubble maakt prachtige foto van poollicht op Jupiter. Retrieved from scientias.nl: https://www.scientias.nl/hubble-maakt-prachtige-foto-poollicht-op-jupiter/ (51) Lenntech. (2016, november 14). Samenstelling lucht. Retrieved from Lenntech.nl: http://www.lenntech.nl/lucht-samenstelling.htm#ixzz4LZwNDZZI (42) Moen, J. (Director). (2011). Aurora Borealis [Motion Picture]. (2) Natuurkundeuitleg. (2016, januari 1). Het spectrum van sterren. Retrieved from Natuurkundeuitleg.nl: https://natuurkundeuitleg.wordpress.com/tag/emissiespectrum/ (33) Noorderlichtreizen. (2015, december 23). De oorzaken voor de intensiteit van het noorderlicht.

Retrieved from noorderlicht.nl: https://www.noorderlicht.nl/alles-over-hetnoorderlicht/oorzaken (17) NVON-commisie. (2013). Waarden van enige constanten (Tabel 7A & 7C). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv. (21) NVON-commissie. (2013). Absorptie van elektromagnetische straling in de atmosfeer (Tabel 30E). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv.

(21) NVON-commissie. (2013). Atmosfeer van de aarde (Tabel 30 F). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen zesde editie. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv. (21) NVON-commissie. (2013). Atoomfysica (Tabel 20 A,B,C). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv. (21) NVON-commissie. (2013). Elektromagnetisch spectrum, algemeen overzicht (Tabel 19B). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv. (21) NVON-commissie. (2013). Elektromagnetische spectrum, zichtbaar licht (Tabel 19A). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv. (21) NVON-commissie. (2013). Planck-krommen (Tabel 22). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv. (21) NVON-commissie. (2013). Spectraalplaat (Tabel 20). In Binas, informatieboek voor de natuurwetenschappen. Groningen: Noordhoff Uitgevers bv. (21) Ouwerkerk, R. (2016, november 10). Kleuren mengen. Retrieved from Natuurkunde.nl: http://www.natuurkunde.nl/opdrachten/1774/kleurmengen (41) Panda. (2012, juni 3). Natuurkundige verklaring van het poollicht. Retrieved from Wetenschap.infonu.nl: http://wetenschap.infonu.nl/natuurverschijnselen/98400-denatuurkundige-verklaring-van-poollicht.html (1.5) Physics stack exchange. (2016, november 28). Atomic spectra. Retrieved from physics.stackexchange.com: http://physics.stackexchange.com/questions/129122/what-doesthe-y-axis-represent-in-the-atomic-spectra-and-what-is-its-significa (52)

54

poollicht.jouwweb. (2015, december). Ontstaan poollicht. Retrieved from poollicht.jouwweb.nl: http://poollicht.jouwweb.nl/ontstaan-poollicht (0) Reuzenplaneten. (2016, november 28). Lagen en atmosfeer van Jupiter. Retrieved from Reuzenplaneten.nl: http://www.reuzenplaneten.nl/jupiter/lagen.html (53) Reuzenplaneten. (2016, november 28). Lagen en atmosfeer van Saturnus. Retrieved from reuzenplaneten.nl: http://www.reuzenplaneten.nl/saturnus/lagen.html (54) Roode, M. d. (2012, april 16). Hubble neemt poollicht op Uranus waar. Retrieved from scientias.nl: https://www.scientias.nl/hubble-neemt-poollicht-op-uranus-waar/ (55) Russel, R. (2015, augustus 31). Charged particle motion in earth's magnetosphere auroral colors and spectra. Retrieved from Windows2universe.org: http://www.windows2universe.org/earth/Magnetosphere/tour/tour_earth_magnetosphere_09.ht ml (61) Schemkes, J. (2015, Juni 29). Eerste poollicht buiten zonnestelsel ontdekt. Retrieved from national geographic: http://www.nationalgeographic.nl/artikel/eerste-poollicht-buiten-zonnestelselontdekt (56) Solar and Heliospheric Observatory. (2016, oktober 20). De zon. Retrieved from Klimaatgek.nl: http://klimaatgek.nl/wordpress/de-zon/ (19) Talbot, J. (2007, juni 21). Spectra of gas discharge. Retrieved from Astro.fr: http://astro.ustrasbg.fr/~koppen/discharge/ (57) Vancanneyt, S. (2015, december 1). Poollicht op Jupiter. Retrieved from spacepage.be: https://www.spacepage.be/artikelen/het-zonnestelsel/de-planeten/jupiter/poollicht-op-jupiter (58) Vanmarcke, H. (2000). Sources of ionizin radiation. Mol. (62) Wikipedia. (2005, augustus 21). Gasontlading. Retrieved from Wikipedia.com: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gasontlading.png (28) Wikipedia. (2013, september 9). Magnetische storm. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Magnetische_storm (29) Wikipedia. (2013, september 9). Magnetische stormen. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Magnetische_storm (29) Wikipedia. (2013, September 28). Proton-protoncyclus. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Proton-protoncyclus (13) Wikipedia. (2014, november 20). Elektrode. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Elektrode (36) Wikipedia. (2015, februari 11). Gele dwerg. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Gele_dwerg (5) Wikipedia. (2015, november 26). Wet van Bernoulli. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Bernoulli (44) Wikipedia. (2016, mei 25). Aangeslagen elektron. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Aangeslagen_elektron (59) 55

Wikipedia. (2016, november 1). Advanced Composition Explorer. Retrieved from Wikipedia.nl: https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Composition_Explorer (45) Wikipedia. (2016, oktober 12). Air shower. Retrieved from Wikipedia.com: https://en.wikipedia.org/wiki/Air_shower_(physics) (37) Wikipedia. (2016, maart 27). Continu spectrum. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Continu_spectrum (32) Wikipedia. (2016, oktober 25). Coronal mass ejection. Retrieved from Wikipedia.com: https://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_mass_ejection (18) Wikipedia. (2016, november 7). Dipool. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Dipool (26) Wikipedia. (2016, Maart 18). Extreme ultraviolet. Retrieved from Wikipedia.com: https://en.wikipedia.org/wiki/Extreme_ultraviolet (22) Wikipedia. (2016, juli 5). Extreme ultraviolet Imaging Telescope. Retrieved from Wikipedia.com: https://en.wikipedia.org/wiki/Extreme_ultraviolet_Imaging_Telescope (25) Wikipedia. (2016, oktober 8). Kernfusie. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Kernfusie (14) Wikipedia. (2016, oktober 2). Kosmische straling. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Kosmische_straling (9) Wikipedia. (2016, juni 23). Licht. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Licht (30) Wikipedia. (2016, Junio 23). Licht. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Licht (30) Wikipedia. (2016, november 2). Magnetische pool (Natuurkunde). Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Magnetische_pool_(natuurkunde) (27) Wikipedia. (2016, oktober 5). Planck Einstein relation. Retrieved from Wikipedia.com: https://en.wikipedia.org/wiki/Planck%E2%80%93Einstein_relation (24) Wikipedia. (2016, oktober 9). Plasma (aggregratietoestand). Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Plasma_(aggregatietoestand) (7) Wikipedia. (2016, september 15). Rode reus. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Rode_reus (6) Wikipedia. (2016, april 22). Spectrum. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Spectrum (31) Wikipedia. (2016, maart 11). Venturi effect. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Venturi-effect (43) Wikipedia. (2016, oktober 7). Zon. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Zon (8) Wikipedia. (2016, februari 22). Zonnecyclus. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnecyclus (15) Wikipedia. (2016, april 9). Zonnevlam. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnevlam (12) 56

Wikipedia. (2016, april 20). Zonnevlek. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnevlek (11) Wikipedia. (2016, oktober 2). Zonnewind. Retrieved from Wikipedia.nl: https://nl.wikipedia.org/wiki/Zonnewind (10) Wikispaces. (2016, november 10). De atmosfeer. Retrieved from Aardrijkskunde1.com: https://aardrijkskunde1.wikispaces.com/De+atmosfeer (60) Windows2universe. (oktober, januari 2014). Auroral line spectra. Retrieved from windows2universe: https://www.windows2universe.org/jupiter/moons/images/io_aurora_pia01637_big_jpg_imag e (34) Worldwidebase. (2016, november 14). atmosfeer. Retrieved from Worldwidebase.com: http://www.worldwidebase.com/science/atmosfeer.shtml (42)

Dankwoord Dit verslag en onderzoek is uitgevoerd dankzij goede ondersteuning van H.Huitema (docent natuurkunde en begeleider), Sander Heidema (TOA), Sander Beenen (TOA) en Nick Burgmeijer (TOA).

57