Tolkung/Shutterstock

De aurorae – het noorder- en zuiderlicht – zijn misschien wel de meest verbluffende hemelse verschijnselen op aarde. Als je op het juiste moment op de juiste plek bent, wordt de lucht boven je een dynamisch canvas van gloeiende gordijnen die verschuiven en glinsteren in levendige tinten.

Op een typische avond is de dominante kleur zachtgroen, maar onder de juiste omstandigheden kun je ook rood, blauw, paars, geel of zelfs roze zien. Elke tint vertelt een verhaal over de deeltjes en gassen die deze creëren.

Om te begrijpen waarom aurora’s in verschillende kleuren voorkomen, helpt het om hun oorsprong te begrijpen. De zon zendt voortdurend een hoogenergetische stroom deeltjes uit – voornamelijk waterstof- en heliumkernen ontdaan van elektronen – die bekend staat als de zonnewind. Terwijl het grootste deel van deze stroom wordt afgebogen door de magnetosfeer van de aarde, wordt een deel naar de polen geleid, waar het in botsing komt met de hogere atmosfeer en het toneel vormt voor de poollichtgloed.

Waarom zijn Aurora's voornamelijk groen?

Juan Maria Coy Vergara/Getty Images

Groen is de meest voorkomende poollichtkleur, omdat het menselijk zicht er bijzonder gevoelig voor is bij weinig licht. Het licht komt van opgewonden atomaire zuurstof, niet van de zuurstof die we inademen. Wanneer hoogenergetische deeltjes in aanraking komen met zuurstof uit de lucht, tillen ze de elektronen ervan naar hogere energieniveaus. Het aangeslagen atoom zendt vervolgens een groen foton uit terwijl het ontspant.

In tegenstelling tot gassen zoals natrium of neon, die vrijwel onmiddellijk terugkeren naar de grondtoestand, heeft atomaire zuurstof ongeveer driekwart seconde nodig om te de-exciteren. In dichtere, lagere lagen van de atmosfeer kunnen botsingen met andere deeltjes dit proces onderdrukken voordat het atoom de kans krijgt om te gloeien, waardoor de groene emissie wordt beperkt tot hoogten van ongeveer 90 km en hoger.

Hoe rode aurora's ontstaan

David Mcnew/Getty Images

Rode aurorae ontstaan zowel boven als onder de bekende groene banden, elk met een duidelijke bron. Boven de 240 kilometer drijft zuurstof opnieuw de rode gloed aan. Op deze hogere hoogten zijn botsingen zeldzamer, waardoor aangeslagen atomen hun energie langer kunnen vasthouden. Na een korte pauze laten ze een rood foton los voordat ze uiteindelijk terugkeren naar de grondtoestand.

Onder de groene banden is de rode rand afkomstig van moleculaire stikstof, waardoor een licht violetrode tint ontstaat. Dit rood op lagere hoogte is zeldzaam omdat alleen de meest energetische zonnedeeltjes dieper dan 100 kilometer kunnen doordringen, waar stikstof domineert.

Tijdens krachtige zonnestormen kunnen intense uitbarstingen van deeltjes – zoals coronale massa-ejecties – rode aurorae tot ver buiten de poolgebieden doen ontbranden. Wanneer een stroom hoogenergetische deeltjes ongeveer 320 kilometer hoogte zuurstof raakt, is de resulterende gloed helder genoeg om over een groot gebied zichtbaar te zijn.

Blauwe, paarse, roze en gele aurora's

Arctic-images/Getty Images

Blauwe of paarse tinten worden geproduceerd door geïoniseerde moleculaire stikstof, die tijdens periodes van sterke zonneactiviteit ongeveer 90 km ver gloeit. Wanneer geïoniseerde en neutrale stikstof naast elkaar bestaan, kunnen hun emissies zich vermengen, waardoor kleuren ontstaan die variëren van magenta tot diepblauw.

Hoger in de atmosfeer (boven de 300 km) kunnen waterstof en helium zwak blauw of paars licht uitstralen, hoewel dit alleen waarneembaar is onder uitzonderlijk donkere luchten en intense zonne-invloed.

Gele aurora’s zijn het gevolg van een mengsel van de groene zuurstofemissie en de rode gloed van niet-geïoniseerde stikstof. Deze combinatie is ongebruikelijk omdat er zowel stikstofexcitatie op lage hoogte als de aanwezigheid van zuurstof op iets grotere hoogte nodig is.

Aurorakleuren op andere planeten

NASA/Getty Images

De aarde is niet de enige planeet waar aurora’s voorkomen. Elke planeet met een atmosfeer, behalve Mercurius, vertoont poollichtactiviteit, hoewel het uiterlijk varieert. Venus en Mars, die geen sterke magnetische velden hebben, ervaren poollicht overal waar zonnedeeltjes hun dunne atmosfeer bereiken.

De gasreuzen zenden ultraviolette aurorae uit, waarbij de uitbarstingen van Jupiter intens genoeg zijn om röntgenstraling te produceren. De aurora's van Saturnus omvatten zichtbaar licht dat rood lijkt voor een waarnemer aan boord van een ruimtevaartuig, terwijl Uranus infrarode aurora's vertoont en de gloed van Neptunus wordt waargenomen in radiogolven.

Verschillende manen vertonen ook poollichtverschijnselen. De Galileïsche manen van Jupiter vertonen zichtbare aurorae die worden gedomineerd door rood zuurstoflicht, waarbij Io oranje natriumemissie toevoegt. Triton, de maan van Neptunus, kan aurorae herbergen, maar de grote afstand ervan beperkt gedetailleerde waarnemingen.