Het aardmagnetisch veld en de invloed van de zon daarop

Het aardmagnetisch veld heeft invloed op de propagatie, maar is geen constante factor. Inzicht in het gedrag van dit veld helpt ons dus veranderingen de propagatie beter te begrijpen.

Toen we de cursus voor zendamateur deden, leerden we o.a.in hoofdstuk 13 over het ontstaan van de ionosfeer en dat dit het gevolg is van de, gemiddeld, 11-jarige zonnevlekkencyclus. In hoofdstuk 3 wordt het magnetisme behandeld. Deze twee dingen zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden voor de goede en/of slechte condities op de amateurbanden.

De kern van de aarde bestaat uit een vast en een vloeibaar deel (ijzer, nikkel en sporen van lichte elementen). Doordat de aarde draait ontstaat er wrijving tussen de vloeibare kern en de aardkorst. Dit geeft een soort dynamo-effect en daardoor ontstaat het aardmagnetisme. Dit magnetisme beInvloedt elektrisch geladen deeltjes buiten de atmosfeer/dampkring van de aarde (aardmagnetisch veld).

Fig. 1
Op deze kaart is te zien, dat de magnetische Noordpool flink op reis is in de richting van de Noordelijke IJszee. Op een andere "opname", van het jaar 0 tot 2000, is te zien dat de magnetische Noordpool een "omtrekkende" beweging rond de geografische Noordpool maakte; de plaats in 600 en 1600 is bijna dezelfde.

Toepassingen van het aardmagnetisch veld

Magnetisme wordt al honderden jaren door zeelui gebruikt om op zee de juiste koers te varen.

De oudste kompassen waren waarschijnlijk stukken gemagnetiseerd ijzer of ijzererts die op een plankje drijvend in water lagen. Verbeteringen in de vorm van een staafmagneet, een betere ophanging en de kompasroos volgden later.

De vroegst bekende vermelding van het kompas voor navigatie op zee komt uit een Chinees boek uit 1117. Later in de 12e eeuw verspreidde het gebruik van het kompas via de Arabieren naar Europa. Reeds in de tijd van Columbus (hij ging naar Indie, maar ontdekte Amerika in 1492) wist men dat het kompas afwijkingen vertoonde. Ook was men toen nog in de veronderstelling dat de aarde plat was en Amerika "bestond" nog niet (de bewoners van het nieuw ontdekte land werden Indianen genoemd i.p.v. Indiers).

Andere navigatiemiddelen komen pas ter sprake in de 17e eeuw; na de jacobsstaf kwam de sextant. Het navigeren op de sterren was soms betrouwbaarder dan het kompas. De polen waren toen ook al in beweging! Dat de Noordpool (en dus ook de Zuidpool) in beweging is (zie het artikel van PA3DTR in CQ-PA van januari 2007) is dus eigenlijk niet nieuw. In de afgelopen 200 jaar is de noordpool (en ook de zuidpool) ± 1100 km verschoven.

Dampkring

De dampkring rond de aarde bestaat uit: troposfeer, stratosfeer, mesosfeer, thermosfeer en exosfeer. De mesosfeer en thermosfeer samen worden de ionosfeer genoemd. Deze ionosfeer is van belang voor het weerkaatsen van de radiogolven. De ionosfeer bestaat uit de D-, E-, F1- en F2-laag. Door invloed van de zonnestraling worden deze lagen opgebouwd of afgebroken. Door invloed van de zonnewind zijn deze lagen meer (goede condities op HF) of minder (slechte condities op HF) geIoniseerd. Ook voor condities op VHF zijn deze lagen van belang: scatter via meteorieten, poollicht (aurora) en sporadische E-laag reflectie ontstaan in de ionosfeer.

Invloed van de zon op de dampkring

Poollicht ontstaat door een uitbarsting van een zonnevlekkengroep (Coronal Mass Ejection) of door een uitbraak door een gat in de corona. De materie (protonen, elektronen en hoog energetische deeltjes) die hierbij naar de aarde gaat, wordt door het aardmagnetisch veld tegengehouden. De deeltjes die bier toch door been komen worden bij de Van-Allengordels afgebogen en bij de magnetische polen van de aarde bereikt deze materie de ionosfeer. Op een hoogte van ± 110 km (in het grensgebied van ionosfeer) ontstaat poollicht.

Een zonnevlekkencyclus duurt tussen 8 en 12 jaar (de magnetische velden van de zon polen om tijdens het zonnevlekken-maximum). Tijdens het maximum is de ionosfeer meer geladen en zijn de condities op HF heel goed.

Echter, kort na een uitbarsting van de zon is de ionosfeer verstoord door een overdaad aan elektronen en protonen. De goede condities op HF kunnen voor enkele uren tot enkele dagen verstoord worden. Poollicht wordt zichtbaar en via het scherm van elektrisch geladen deeltjes kan op VHF verbindingen worden gemaakt (aurora).

Uitbarstingen op de zon

Als je regelmatig op wwwspaceweather. com (het ruimte-weerbericht) kijkt, dan zie je o.a. de activiteiten op de zon die worden gemeld. Door foto's met speciale lenzen worden zonnevlekken en/of het gat in de corona zichtbaar; als een CME kan komen dan wordt dit ook aangekondigd. Als er dan een uitbarsting is geweest en/of er materie via een gat in de corona "ontsnapt", dan is te zien dat zonnewind (normaal tussen 300 en 400 km/s) verandert in zonnestorm (soms wel meer dan 1000 km/s) en dat de dichtheid (protonen en elektronen) toeneemt.

Zonnestormen

In 1989 was de zonnestorm zo sterk dat het magnetisme hiervan generatoren in elektriciteitscentrales beschadigde; grote delen van Canada zaten zonder stroom. Op 4 november 2001 was de dichtheid van de zonnewind 82 protonen/cm³; normaal tussen 2 en 15! Door uitval van satellieten kon de snelheid met meer worden gemeten; de laatste melding was ±1200 km/s.

Echter, de ergste zonnestorm dateert van 1-2 september 1859. Op 1 september was er een ongekend grote zonnevlam; zonlicht was het dubbele van de normale waarde. Bij een "normale" uitbarsting bereikt de zonnewind de aarde na 48-60 uur; deze kwam al na 17 uur en 40 minuten bij de aarde aan. Noorderlicht was zichtbaar in Rome, Havanna en Hawaii; vanaf het zuidelijk halfrond kwamen gelijke meldingen.

Verstoringen aardmagnetisch veld

Het aardmagnetisch veld wordt met alleen verstoord door een zonnestorm. Soms is het magnetisch veld verstoord zonder uitbarsting van een zonnevlekken-groep of uitbraak via een gat in de corona. Poollicht wordt dan ook waargenomen.

Het blijkt bij de wetenschappers bekend dat het magnetisch veld van de aarde alsmaar verandert. Het aardmagnetisch veld wordt geproduceerd in het binnenste van de aardbol, door processen die nog niet begrepen en zeker niet voorspelbaar zijn. Gedurende de laatste 150 jaar is de kracht van het magnetisch veld gestadig afgenomen. Dat hangt samen met een op handen zijnde omkering van de Noord- en Zuidpool. "Normaal" gebeurt dit eins in de 300.000 jaar. Nu is het al meer dan 760.000 jaar geleden dat de aarde is omgepoold. Als het magnetisch veld van de aarde (in deze sterkte) blijft afnemen, dan verliest de aarde rond het jaar 4000 na C. zijn kosmische bescherming en ompoling kan een mogelijk gevolg zijn.

Afwijkende magnetische velden

In Natuur, Wetenschap & Techniek van februari 2006 staat een artikel: "Poollicht op de evenaar". Hierin is niet alleen te lezen dat het aardmagnetisch veld wisselt van sterkte, maar ook dat er punten zijn op aarde waar het magnetisch veld zwakker is dan elders. Een van deze punten is bij Zuid-Afrika (the South Atlantic Anomaly).

In verschillende documentaires wordt het aardmagnetisch veld betrokken. Bij Hawaii zijn lagen gestold lava gevonden waar magnetische lijnen verschillende richtingen hebben. Bij Japan is een gebied waar "Bermuda-effecten" worden waargenomen. In de Bermuda-driehoek gebeuren vreemde dingen. Er zijn plaatsen op aarde waar het kompas elke stap van richting verandert.

Zijn dit allemaal plaatsen waar de aarde bij vroegere ompolingen is "geraakt" en even een noord- of zuidpool is geweest? Geleerden en onderzoekers kunnen hierover nog steeds Been uitsluitsel geven.

Bronnen

Ineke van Dijk, PA3FTX.

Rob's web