De mythe van de zonnevlam

Altijd heeft men gedacht dat poollicht veroorzaakt wordt door zonnevlammen. Maar er zijn aanwijzingen dat de uitstoot van gasbellen of -lussen uit de corona van de zon er eerder mee te maken heeft.

De zo rustig stralende zon blijkt bij nadere beschouwing helemaal niet zo rustig te zijn. Met speciale waarnemingsinstrumenten kan men aan en boven het oppervlak allerlei soorten activiteit waarnemen, zoals vlekken, vlammen en erupties. Die activiteit varieert in een periode van gemiddeld elf jaar en heeft ook zijn invloed op de aarde. Bij maximale activiteit van de zon kunnen er storingen in het radioverkeer en in elektriciteitsnetten optreden, afwijkingen in het magnetische kompas ontstaan en poollichten aan de hemel verschijnen.

Worden zulke verschijnselen gesignaleerd, dan raadplegen de media de wetenschappers en wordt er bericht dat 'deze zeggen dat de verschijnselen worden veroorzaakt door geladen deeltjes afkomstig van een grote zonnevlam'.

Maar dat is verkeerd, zegt Jack T. Gosling, fysicus aan het Los Alamos Laboratorium in New Mexico. Volgens hem ligt de oorzaak in de uitstoting van gasbellen uit de ijle corona van de zon: ook een soort eruptie, maar van een geheel andere aard.

Volgens Gosling zijn er belangrijke aanwijzingen dat zonnevlammen géén hoofdrol spelen bij het ontstaan van de verstoringen op aarde. Die aanwijzingen bestaan al zo'n twintig jaar. 'Ik heb echter ervaren dat deze aanwijzingen niet voldoende worden onderkend door zelfs diegenen die direct betrokken zijn bij het onderzoek aan verschijnselen op de zon', merkt Gosling streng op in zijn artikel in Journal of Geophysical Research (vol. 89, no. A11, p. 18.937).

Tienduizenden kilometers

Zonnevlammen zijn explosieve verschijnselen die plaatsvinden vlak boven het zichtbare oppervlak van de zon (de fotosfeer). De vlammen duren enkele tot enkele tientallen minuten en bereiken hoogten tot enkele tienduizenden kilometers. De gedachte is dat de hierbij met grote snelheid weggeslingerde elektrisch geladen deeltjes in de interplanetaire ruimte schokgolven veroorzaken, die op hun beurt bij de aarde gekomen het magnetische veld kunnen verstoren.

Gosling voert al jaren campagne tegen wat hij 'de mythe van de zonnevlam' noemt. Deze mythe ontstond in de tweede helft van de vorige eeuw, toen ontdekt werd dat één tot twee dagen na een zonnevlam het magnetische veld van de aarde werd verstoord. Die samenhang is sindsdien vaak waargenomen, maar niet altijd. Vele verstoringen worden niet voorafgegaan door een zonnevlam en vele zonnevlammen worden niet gevolgd door een verstoring. Maar toch vond men de samenhang voldoende sterk om de zonnevlam als oorzaak van de verstoring te gaan zien: een beruchte fout in de logica.

Het verschijnen van het artikel van Gosling viel (toevallig?) samen met de december-bijeenkomst van de American Geophysical Union in San Francisco. Daar moesten ook collega's van Gosling toegeven dat men zich tot nu toe te veel op zonnevlammen had gefixeerd. Hoewel er tijdens zonnevlammen elektrisch geladen deeltjes van de zon worden weggestoten, kan hierin niet de oorzaak liggen van de processen die op aarde worden waargenomen. Die oorzaak moet gezocht worden in de uitstoting van enorme bellen of lussen van gas uit de corona van de zon.

De corona is de zeer ijle, maar zeer hete en omvangrijke 'atmosfeer' die de zon tot op miljoenen kilometers afstand omringt. Hij straalt zo weinig licht uit dat hij alleen is te zien met behulp van telescopen waarin de felle schijf van de zon zelf is afgeschermd. Waarnemingen met zulke telescopen (coronagrafen) laten zien dat er gemiddeld enkele keren per week een grote bel of lus van gas uit de corona de ruimte in verdwijnt. Zulke bellen hebben soms een diameter van meer dan een miljoen kilometer: ze zijn dan even groot als de zon zelf.

Het gaat bij deze uitstoot om miljarden tonnen gas, die met snelheden van minder dan 300 tot meer dan 1000 kilometer per seconde de zon verlaten. Bij grote snelheden ontstaan er schokgolven in het plasma van de interplanetaire ruimte en worden er elektrisch geladen deeltjes versneld. Deze heeft men waargenomen met behulp van interplanetaire ruimtesondes. Deze verstoringen in de ruimte zijn verantwoordelijk voor de beroering in het magnetische veld van de aarde en het ontstaan van poollicht.

Over de processen die ten grondslag liggen aan het uitstoten van deze bellen en lussen is nog weinig bekend. Waarschijnlijk moet de oorzaak gezocht worden in grootschalige instabiliteiten in het ingewikkelde, veranderlijke magnetische veld in de corona van de zon. Dit veld bestaat uit grote magnetische lussen, waarvan de voetpunten 'verankerd' zijn in het onderliggende oppervlak van de zon. In dit veld worden voortdurend verbindingen verbroken en verbindingen gevormd, waarbij enorme hoeveelheden energie in het spel zijn.

Ook zonnevlammen worden veroorzaakt door veranderingen in het magnetische veld van de zon, maar dan op kleine, lokale schaal en veel dichter bij het oppervlak. Zonnevlammen kunnen een neveneffect zijn van de processen die leiden tot de uitstoot van gasbellen uit de corona, maar omgekeerd niet. Dit laatste verschijnsel vindt bovendien vaak plaats op veel hogere breedten op de zon dan waar zonnevlammen voorkomen.

Gosling begon zijn kruistocht tegen de 'Mythe van de Zonnevlam' na de plannen te hebben gezien voor een nieuwe expositie in het Smithsonian Air and Space Museum in Washington over de invloed van de zon op de aarde. Daarin zou het poollicht nog steeds door zonnevlammen worden veroorzaakt. In de nu geplande expositie wordt de juiste oorzaak gepresenteerd. Men hoopt dat het goede voorbeeld navolging zal vinden, óók in kringen van de wetenschap zelf.