Onstuimige zonnewinden; Soho maakt videobeelden van zonnevlammen en corona

NOG ALTIJD stelt de zon ons voor raadsels. Waarom is het in de corona, de uitgestrekte ijle atmosfeer rond de zon, stukken heter dan aan het zonsoppervlak? We weten het niet. Evenmin snappen we het precieze mechanisme achter de zonnewind, de stroom geladen deeltjes die de zon bij vlagen het heelal in zendt. En dat is jammer, want wie de zon begrijpt krijgt vat op de aarde.

Toch heeft het zonne-onderzoek het afgelopen jaar spectaculaire vooruitgang geboekt. Dat is vooral te danken aan twee projecten, Gong en Soho. Gong staat voor Global Oscillation Network Group, zes identieke telescopen die verspreid over de aarde staan opgesteld en waarmee helioseismologie wordt bedreven. Bij deze techniek worden radiogolven de zon in gestuurd om na terugkaatsing, ergens in het onzichtbare inwendige van de zon, door Gong te worden opgevangen. Zo krijgen we informatie over de temperatuurverdeling in de zon, de convectiestromen en het daarmee samenhangende zonnemagnetisme, de motor achter de zonnevlammen en de zonnewind.

Soho, afgelopen woensdag nog in het nieuws omdat hij een zonnevlam vastlegde die geïoniseerde materie met grote kracht richting Aarde slingerde, is een door de Europese ruimtevaartorganisatie ESA gebouwde satelliet die december 1995 door de NASA is gelanceerd. Sinds een jaar bevindt dit Solar and Heliospheric Observatory zich in het eerste Lagrange-punt, de plaats waar de aantrekkingskracht van de aarde die van de zon opheft. Vanuit die evenwichtspositie doen 12 wetenschappelijke instrumenten continu waarnemingen aan het zonne-oppervlak, de zonne-atmosfeer, het zon-inwendige en de zonnewind. De missie heeft inmiddels een schat aan gegevens opgeleverd die op het AAAS-symposium 'Excitement On and In the Sun', dat onlangs in Seattle werd gehouden, zijn gepresenteerd. Diezelfde conferentie had de primeur van de eerste spectaculaire videobeelden van de zon en zijn corona, door Soho vorig jaar december geschoten.

De opnamen zijn gemaakt met de uiterst gevoelige Lasco-telescoop (large angle spectrometric coronograph) en de EIT (extreme ultraviolet imaging telescope). Deze gevoelige instrumenten, afgeschermd tegen het verblindende directe licht van de zonneschijf, tonen vanuit Soho de ijle krans rond de zon tot een afstand van maximaal 22 miljoen kilometer. Op de in Seattle getoonde film, die via het internet valt te dowloaden (http:// lasco-www.nrl.navy.mil /lasco.html), is fraai te zien hoe de zon voorbij het sterrebeeld Boogschutter en de Melkweg schuift, een toevallige passerende komeet verzwelgt en en passent zonnevlammen uitwerpt. Ondanks het feit dat de zonne-activiteit in zijn cyclus van 11 jaar op een minimum verkeert, ziet Soho ongeveer één uitbarsting per dag. De beelden zijn gelardeerd met lichtflitsen, afkomstig van kosmische straling.

Bij een zonne-uitbarsting worden miljarden tonnen plasma (geïoniseerd gas) het heelal in geslingerd, met snelheden tot miljoenen kilometers per uur. Het gevolg is een versnelling van de zonnewind en, als de eruptie richting aarde is gericht, enkele dagen nadien (de afstand van aarde tot zon bedraagt 150.000.000 kilometer) een magnetische storm bij ons. Afgelopen donderdag was dit in bescheiden mate het geval - eerder een briesje dan een storm - maar begin januari hadden we te maken met een heuse magnetische orkaan. Op een foto die Soho toen van de zon maakte tekende zich duidelijk een enorme coronal mass ejection af. Prompt werd vier dagen later door aardse uitkijk-satellieten een sterk verhevigde zonnewind gedetecteerd en stak in de magnetosfeer rond de aarde, die ons tegen het binnendringen van geladen deeltjes beschermt, een storm op, zo hevig dat hij een communicatiesatelliet van AT&T fataal werd.

Magnetische stormen manifesteren zich in de poolstreek als Noorderlicht. Om de aarde bevindt zich de magnetosfeer, die zich tot meer dan 60.000 kilometer richting zon uitstrekt en die de stroom geladen deeltjes afkomstig uit de ruimte, waaronder die in de zonnewind, invangt, afbuigt en vertraagt. Zo blijft het aardoppervlak er grotendeels van gevrijwaard en blijft de schade voor het leven beperkt. Maar waterdicht is dit scherm niet en bij extreme zonnewind raakt het schild vervormd, ingedeukt en in bijzondere gevallen zelfs 'lek'. Elektrische stromen van miljoenen ampères in de hogere luchtlagen zijn het gevolg, soms leidend tot vermogenspieken in hoogspanningsnetten en gestoorde radioverbindingen. Zo viel maart 1989 in grote delen van Quebec de stroom uit als gevolg van een magnetische storm. Soho fungeert nu in zulke situaties als uitkijkpost.

Behalve in de oorsprong en intensiteit van de zonnewind is de wetenschap ook geïnteresseerd in zijn samenstelling, snelheid en magnetische richting. Al deze eigenschappen variëren met het uur. Dat de zonnewind vooral uit elektronen, geïoniseerd waterstof en helium bestaat was bekend, maar dankzij de Celias-detector van Soho (charge, element, and isotope analysis system) zijn nu ook zeldzame bestanddelen als fosfor, chloor, titanium en mangaan aangetoond, elementen die in het lichtspectrum van de corona ontbreken. Deze Celias-metingen zijn van belang om te begrijpen hoe neutrale deeltjes op het koele zon-oppervlak (6000 ß8C) in de hete corona (1.000.000 ß8C) meervoudig geïoniseerd raken en uiteindelijk in de zonnewind belanden. Ook helpen ze de samenstelling van de oernevel te achterhalen die miljarden jaren geleden via contractie de zon baarde.

Hoe lang Soho 'in de lucht' zal blijven is onduidelijk. De satelliet drijft langzaam van het Langrange-punt weg, wat met tussenpozen door stuurraketjes wordt verholpen, desnoods nog jaren. Ook de instrumenten kunnen nog lang mee. Maar op het symposium in Seattle had dr. Günter Brückner, principal investigator van het Lasco-experiment, grote zorgen over de continuering van de missie. “Kijk naar deze prachtbeelden en vraagt u zich af hoe het kan dat de NASA er na twee jaar mee op wil houden”, sprak hij somber. Maar het tij lijkt te keren. Inmiddels heeft de wetenschappelijke commissie van de ESA op verlenging met 5 jaar aangedrongen en de verwachting is dat de NASA door dit gebaar bakzeil zal halen. Soho lijkt gered.

    • Dirk van Delft