Poollicht (of aurora) kan in principe voorkomen nabij de magnetische polen van elk planetair object met een atmosfeer en een magneetveld. Op aarde is de energiebron voor poollicht in de eerste plaats de deeltjes van de zonnewind, die door de magnetosfeer gekanaliseerd en versneld worden en terechtkomen in de bovenste lagen van de atmosfeer.
Deze geladen deeltjes interageren met het neutraal gas en kunnen moleculair stikstof (N2) en atomair zuurstof (O) aanslagen. Wanneer deze deeltjes terugvallen naar hun energetische grondtoestand wordt licht uitgezonden met golflengtes die kenmerkend zijn voor het type neutrale atomen of moleculen. Rood en groen licht, bij golflengten van 630,0 nanometer (nm) en 557,7 nm respectievelijk, zijn afkomstig van O op meer dan 100 km hoogte. Meer energierijke deeltjes kunnen de atmosfeer binnendringen tot onder 100 km en daar N2 aanslagen, wat blauw licht bij 427,8 nm veroorzaakt.
PLIP in enkele woorden
Onlangs hebben we nieuwe instrumentatie gebouwd om een welbepaalde eigenschap van poollicht te meten, namelijk zijn polarisatie. Licht is een elektromagnetische golf, en de polarisatie beschrijft of er een voorkeursrichting is waarin de golf trilt. Polarisatie ontstaat wanneer er een of andere vorm van asymmetrie of anisotropie (niet gelijk in elke richting) aanwezig is, hetzij in de lichtbron, hetzij ergens langsheen het pad naar de waarnemer.
In het geval van poollicht kan de polarisatie te wijten zijn aan neerslaande magnetosferische elektronen die de richting van het magneetveld volgen, of aan ionosferische Pedersen- en Hall-stromen die het elektrische circuit van het poollicht in de ionosfeer sluiten. Hoewel de oorsprong van de polarisatie nog niet helemaal is opgehelderd, is het duidelijk dat polarisatie bijkomende informatie kan geven over de mechanismen die poollicht veroorzaken. Daarom kan het mogelijks ook interessant zijn in het kader van de studie van het ruimteweer.
Om dit fenomeen beter te begrijpen hebben we PLIP (Polar Lights Imaging Polarimeter) ontwikkeld, een instrument bestaande uit vier identieke commerciële camera’s, uitgerust met vaste polarisatiefilters en smalband interferentiefilters voor de drie belangrijkste spectraallijnen van poollicht. De camera’s hebben een groot gezichtsveld van 44° x 30°, waardoor we de polarisatie van een groot deel van poollichtbogen en diffuus poollicht kunnen meten.
Gedurende de winter van 2022-2023 werden drie waarnemingscampagnes georganiseerd in de Skibotn Sterrenwacht in Noorwegen, waar PLIP heel wat nuttige waarnemingen kon verzamelen, in parallel met verschillende andere instrumenten. Al deze gegevens worden momenteel geanalyseerd. Een voorbeeld wordt getoond in Figuur 2. In het bijzonder proberen we te achterhalen of er globale trends zijn in de polarisatierichting gemeten door PLIP over het hele beeldveld, en of die in verband kunnen worden gebracht met de oriëntatie van het magneetveld of van de horizontale elektrische stromen in de ionosfeer.
