Hoe fotografeer je noorderlicht substormen?

Wat is een substorm?

Een substorm is een kortdurende, explosieve uitbarsting van noorderlicht activiteit. Ze ontstaan wanneer energie van de zonnewind wordt opgeslagen in de magnetosfeer en plotseling vrijkomt in de vorm van licht aan de nachtzijde van de aarde. Substormen zorgen voor helderder en sneller bewegend noorderlicht, dat vaak intenser is dan de standaard noorderlicht.

Een substorm kent 3 fases:

Initiatiefase: De magnetosfeer laadt zich op met energie, meestal wanneer het IMF zuidwaarts gericht is (negatieve Bz-component).

Expansiefase: Deze energie komt vrij, waarbij deeltjes in de atmosfeer worden versneld en botsen met zuurstof- en stikstofatomen, wat resulteert in het bekende groene, rode en paarse licht.

Herstelfase: De magnetosfeer keert terug naar een rusttoestand en het noorderlicht vervaagt geleidelijk.

Factoren die substormen beïnvloeden

De intensiteit en frequentie van substormen worden bepaald door de interactie tussen de zonnewind en het magnetische veld van de aarde. Deze factoren zijn belangrijk om substormen te kunnen voorspellen:

1. Zonnewindsnelheid en Dichtheid: Een zonnewind met een snelheid boven 500 km/s en een hoge deeltjesdichtheid (>10 deeltjes per cm³) kan de magnetosfeer zodanig opladen dat de kans op een substorm aanzienlijk toeneemt.
2. Bz-component van het IMF: De Bz-component, of de noord/zuid-richting van het IMF, speelt een sleutelrol bij het al dan niet binnendringen van energie in de magnetosfeer. Wanneer de Bz negatief is (gericht naar het zuiden), ontstaat er een verbinding tussen het IMF en het aardmagnetisch veld. Dit maakt het mogelijk dat energie van de zonnewind de magnetosfeer binnentreedt en zich ophoopt in de magnetotail.
3. Geomagnetische indices zoals AE en AL: De AE-index meet de sterkte van aurorale stromingen. Wanneer deze sterk toeneemt, is dat vaak een aanwijzing voor een actieve magnetosfeer en een grotere kans op substormen. De AL-index meet veranderingen in elektrische stromingen die verband houden met substormen. Wanneer de AL-index scherp daalt (onder -500 nT), wijst dit op de naderende uitbarsting van een substorm. 

De rol van een schommelende Bz-Component

Een fluctuerende Bz-component, die afwisselend positief en negatief is, kan de trigger zijn voor substormen. Dit gebeurt als volgt:

Opladen bij negatieve Bz: Elke keer dat de Bz negatief is, kan de magnetotail meer energie opslaan. Dit veroorzaakt een sterke uitrekking van de magnetische veldlijnen in de magnetotail.

Ontlading bij overgang naar positieve Bz: Wanneer de Bz plotseling positief wordt, stopt de energieoverdracht naar de magnetosfeer. Dit zorgt ervoor dat de opgebouwde spanning in de magnetotail vrijkomt. De magnetische veldlijnen verbinden zich opnieuw, en dit kan leiden tot een substorm.

Door de energie die in de magnetotail wordt opgeslagen en daarna snel wordt vrijgegeven, kun je een cyclus van opladen en ontladen waarnemen. Hierdoor ontstaan er vaak herhaalde substormen, die op hun beurt felle en dynamische noorderlichten veroorzaken.

Hoe substormen te voorspellen?

Om een substorm en het noorderlicht te kunnen voorspellen, is het belangrijk om de meetwaarden in real-time te volgen. De volgende gegevensbronnen en tools zijn nuttig om substormen te monitoren en te voorspellen:

1. NOAA Space Weather Prediction Center: Biedt real-time data over de zonnewind, IMF en geomagnetische activiteit. Dit is een van de meest betrouwbare bronnen voor ruimteweerdata.
2. SpaceWeatherLive: Deze website toont gedetailleerde grafieken voor de Bz-component, AE- en AL-indexen, zonnewindgegevens en biedt real-time updates van de Kp-index. Hiermee kun je snel inschatten of er kans is op een substorm.
3. Aurora Alert Apps: Apps zoals My Aurora Forecast, Aurora Alerts en Glendale sturen meldingen bij hoge kans op noorderlicht en geven real-time gegevens over de Kp-index, Bz-waarde en andere belangrijke parameters.
4. Realtime grafieken voor Bz en AE- en AL-indexen: Regelmatig kijken naar de Bz-waarde en AE/AL-grafieken is cruciaal. Een negatieve Bz gecombineerd met een stijgende AE-index of scherpe daling in AL wijst op een substorm in de maak.

   

   

Waar moet je op letten?

1. Monitor Schommelingen in de Bz-component: Een fluctuerende Bz, die wisselt tussen positieve en negatieve waarden, geeft meestal de oplading en ontlading van de magnetotail aan en verhoogt de kans op substormen. Vooral als de Bz meerdere keren negatief wordt, is er kans dat de magnetotail overbelast raakt en een substorm ontstaat.
2. Controleer Zonnewindparameters: Hoger dan normale snelheden (>500 km/s) en hogere dichtheden in de zonnewind wijzen vaak op een grotere kans op substormen. In combinatie met een negatieve Bz-waarde kunnen deze gegevens sterke aanwijzingen zijn voor aanstaande aurorale activiteit.
3. Volg de AE- en AL-indexen: Scherpe stijgingen in de AE-index wijzen vaak op toenemende activiteit in de magnetosfeer, wat kan leiden tot een substorm. De AL-index is specifiek nuttig voor het waarnemen van substormen; een sterke daling in AL wijst op intensievere elektrische stromingen en een mogelijk naderende substorm.
4. Kijk uit naar de ‘Dipolarisatie’ in de magnetotail: Soms kan een magnetische herverbinding in de magnetotail ervoor zorgen dat de veldlijnen terugkeren naar een minder uitgerekte, dipolaire vorm. Dit gebeurt vaak vlak voor of tijdens een substorm. Deze snelle verandering kan met satelliet metingen worden waargenomen en kan indirect worden gedetecteerd via de AE- en AL-indexen.

   

Samenvattend

Substormen en het daarbij behorende noorderlicht zijn indrukwekkende natuurverschijnselen die kunnen worden ‘voorspeld’ door middel van data-analyse en monitoring. Door goed op de hoogte te blijven van ruimteweerparameters zoals de Bz-component, zonnewindsnelheid, AE- en AL-indexen, kun je een nauwkeurige inschatting maken van wanneer en waar substormen en noorderlicht te zien zullen zijn.

Een schommelende Bz, met afwisselende negatieve en positieve waarden, kan een krachtige indicator zijn voor naderende substormen. Daarnaast helpt het gebruik van real-time ruimteweerbronnen zoals NOAA en SpaceWeatherLive om de kans op substormen nauwkeurig te monitoren en te voorspellen. Waar je doorgaans wilt dat de BZ langdurig negatief is, hoeft dit dus niet altijd zo te zijn.

Noorderlicht blijft echter altijd lastig te voorspellen, maar hopelijk helpt deze tutorial enigszins.