Je leest:

Aardmagnetisch veld op z’n kop

Aardmagnetisch veld op z’n kop

Auteur: | 6 september 2004

Normaal merken we niet zoveel van het aardmagnetisme. Pas vrij kort geleden ontdekten de geleerden dat het niet alleen handig is omdat anders onze kompassen niet zouden werken, maar dat het bovendien van doorslaggevend belang is voor de bescherming van het leven op onze planeet. Hoe komt dat?

De aarde is een supermagneet. Wanneer ze dat is geworden, weten we niet precies; waarschijnlijk was het een paar miljard jaar geleden. Haar magnetisch veld strekt zich tot ver in de ruimte uit, en vormt de (onzichtbare) magnetosfeer.

Die magnetosfeer heeft de vorm van een uitgerekte druppel, waarvan de punt van de zon af gericht is. De zon verliest namelijk voortdurend gasdeeltjes uit de corona of zonneatmosfeer. De stroom van geladen deeltjes, merendeels protonen en elektronen, bereiken na een of twee dagen de omgeving van de aarde en hebben dan een snelheid van 1 tot 2 miljoen kilometer per uur.

Het aardmagnetisch veld. klik op de afbeelding voor een grotere versie

Deze snelstromende zonnewind oefent een constante druk uit op de magnetosfeer, waardoor deze als een soort komeetstaart van de zon af wordt geblazen. Waar de magnetische druk sterk genoeg is om de zonnewind tegen te houden, ligt de grens van de magnetosfeer, de magnetopauze. In de richting van de zon is ze ingedrukt; daar ligt ze op gemiddeld 60.000 kilometer van het aardoppervlak.

Aan de achterzijde van de aarde strekt ze zich als een kielzog van ongeveer een miljoen kilometer uit. De snelheid waarmee de zonnewind op de voorkant van de magnetosfeer botst is zo groot, dat 20.000 kilometer vóór de magnetopauze een schokgolf ontstaat. Tussen deze schokgolf en de magnetopauze bevindt zich een bijzonder roerig gebied, waarin de deeltjes van de zonnewind om de magnetopauze héén stromen.

De magnetopauze beschermt de aarde tegen het dagelijkse bombardement van zonnedeeltjes, die voor het leven zeer schadelijk en zelfs dodelijk zouden kunnen zijn…

Op deze manier wordt de aarde afgeschermd van het dagelijkse bombardement door zonnedeeltjes, die voor het leven zeer schadelijk en zelfs dodelijk zouden zijn. Kunnen deze deeltjes dan nooit de aarde bereiken? Dat wel; maar dan levert het alleen maar een fraai schouwspel op. Aan de (magnetische) polen van de aarde bewegen de lijnen van het aardmagnetisch veld zich namelijk in loodrechte richting naar het aardoppervlak.

Zowel boven de magnetische noord- als zuidpool zit dus een zwakke plek, waar de geladen deeltjes langs de veldlijnen naar onze atmosfeer kunnen afdalen. Bij sterke zonneactiviteit ontstaat aan de polen zo het noorder- en zuiderlicht: de binnendringende deeltjes botsen met de atomen in de buitenste dampkringlagen.

Het poollicht kan zich in de meest fantastische vormen voordoen, van stralende stervormige corona’s tot reusachtige bogen en draperieën. (Ons land ligt overigens te zuidelijk om het noorderlicht in al zijn glorie te aanschouwen; slechts een enkele keer is de gloed ervan boven de noordwestelijke horizon te zien.)

Wanneer de geladen deeltjes langs de veldlijnen naar de aarde afdalen en botsen met de atomen in de buitenste dampkringlagen, levert dat een schitterend schouwspel op…

Binnen de magnetosfeer bevinden zich nog twee gevaarlijke stralingsgordels. Ze worden genoemd naar hun ontdekker James van Allen, die ze in 1958 ontdekte met behulp van metingen door de satelliet Explorer 1. De binnenste gordel – op circa 16.000 kilometer van het middelpunt van de aarde – bevat voornamelijk zeer energierijke protonen. Deze deeltjes bewegen zich met snelheden van 100.000 kilometer per seconde tot bijna de lichtsnelheid langs de magnetische veldlijnen heen en weer, maar blijven op een veilige afstand van de aarde zelf.

De buitenste stralingsgordel ligt op 24.000 kilometer van de binnenste en bevat merendeels elektronen. Ze bewegen zich op gelijke wijze als de deeltjes in de binnengordel, maar kunnen gemakkelijker ontsnappen. Men denkt dat de deeltjes in de Van Allengordels de overblijfselen zijn van kosmische straling die bij botsingen met atomen in de hoge aardatmosfeer uiteen is gevallen, of dat ze zijn binnengedrongen via de aardmagnetische ‘komeetstaart’.

Bij sterke zonsuitbarstingen komt soms een zó explosieve gaswolk vrij, dat de hele magnetosfeer van de aarde aanzienlijk wordt ingedrukt, en er sterke magnetische stormen gaan woeden die het radioverkeer tijdelijk onmogelijk maken. De zonsuitbarstingen bereiken hun hoogtepunt om de elf jaar (de zgn. zonnevlekkenperiode). In 2005 bevinden we ons in een minimum aan zonneactiviteit, en er is dan ook weinig of geen poollicht te ontwaren.

Bij sterke zonsuitbarstingen komt soms een zó explosieve gaswolk vrij, dat er sterke magnetische stormen gaan woeden die het radioverkeer tijdelijk onmogelijk maken.

Tot zover zijn we dus aardig veilig voor het dodelijke bombardement van de zonnewind. Het aadmagnetisch veld neemt echter met 5 procent per eeuw af, hetgeen angstig snel is, omdat het op die manier omstreeks het jaar 4000 tot een minimum zal zijn teruggebracht.

Pas enkele duizenden jaren later zal de dynamo van de aarde zich langzaam herstellen. Dan ontstaat een nieuw veld, nu echter met de noord- en zuidpool onderling verwisseld. De kompassen zullen dan naar het zuiden wijzen in plaats van het noorden.

Wie vond het kompas uit? Volgens een oude Chinese kroniek spoorde keizer Hoang-ti in 2634 v. Chr. bij een veldslag in de mist zijn tegenstanders op met een ‘zuidwijzende wagen’. Pas in de elfde eeuw echter lezen we bij Shen Kua hoe men een kompas kan maken. Via de Arabieren bereikte deze kennis het Westen, waar de Italiaan Flavio Gioja als de uitvinder wordt beschouwd Maar in 1250 maken de Spanjaarden al melding van een ‘zeilsteen der zeevaarders’; en de Scandinaviërs schijnen zelfs reeds in 1180 een vloeistofkompas te hebben gebruikt.

Op zichzelf is dit niets bijzonders. De zon ondergaat elke 22 jaar zo’n ompoling; en met de aarde is het de laatste 4 miljoen jaar als 16 keer gebeurd. De laatste keer 730.000 jaar geleden. Misschien is het niet toevallig dat uigerekend toen onze aapachtige voorouders zich zo snel tot echte menselijke verder ontwikkelden.

Onderzoekingen wijzen namelijk uit dat sommige diersoorten overgevoelig zijn voor het uitvallen van het beschermende magneetveld. Men verwacht daarom dat zich ook in de loop van de komende duizenden jaren vele mutaties (spongsgewijze veranderingen in de levensvormen) zullen voordoen, vooral als het herstel van de aarddynamo lang duurt. We kunnen echter met geen mogelijkheid voorspellen hoeveel tijd dit hele proces in beslag gaat nemen. In het ergste geval zal de nagenoeg vrij binnendringende zonnewind niet alleen over de hele wereld het klimaat danig in de war schoppen, maar ons ook blootstellen aan een bombardement van deeltjes met griezelig hoge snelheden.

Het is de vraag of de menselijke soort dat normaal zal overleven. Gelukkig hebben we nog tijd om er iets op te vinden. Tegen die tijd beschikken we ongetwijfeld over fabelachtige technische mogelijkheden. Het is denkbaar dat hele steden met reusachtige magnetische beschermingsschilden worden overkoepeld. Of we gaan gewoon ondergronds of onderzees wonen.

Maar misschien loopt het allemaal zo’n vaart niet en houdt de aarde nog genoeg magnetisch veld over. In dat geval zullen onze nakomelingen in de zoveelste graad kunnen rekenen op een fantastische vertoning van poollicht, en dat zal dan niet alleen meer aan de polen zijn te zien!

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 06 september 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.