Kan er een magnetische storm zijn bij helder, mooi weer?

Als u ooit op een stralende, windstille dag met een strakblauwe lucht een ruimteweerverwachting hebt bekeken en daar een waarschuwing voor een geomagnetische storm zag staan, was u misschien even in de war. Hoe kan er een "storm" zijn terwijl het weer buiten volmaakt aangenaam is? Het korte antwoord is geruststellend en eenvoudig: ja, een magnetische storm kan zeker plaatsvinden terwijl het weer bij u zonnig, droog en windstil is. De twee soorten "weer" zijn totaal verschillende dingen, met totaal verschillende oorzaken. Dit artikel legt in gewone taal uit waarom, zodat het de volgende keer dat de twee elkaar lijken tegen te spreken, volkomen logisch aanvoelt.

Twee volkomen verschillende soorten "weer"

Als we het in het dagelijks leven over weer hebben, bedoelen we de omstandigheden in de lucht om ons heen: temperatuur, luchtvochtigheid, wind, wolken, regen en het stijgen en dalen van de luchtdruk. Dit wordt soms aards weer of troposferisch weer genoemd, omdat het zich afspeelt in de onderste laag van de atmosfeer, de troposfeer, waar wij leven en ademen.

Een magnetische storm (preciezer: een geomagnetische storm) is een heel ander verschijnsel. Het is een vorm van ruimteweer — een tijdelijke verstoring van het magnetisch veld van de aarde, veroorzaakt door activiteit op de zon. Zoals NASA het formuleert, is ruimteweer "de omstandigheden in het zonnestelsel die worden veroorzaakt door de activiteit van de zon", en het is "heel iets anders dan het weer op aarde". Bij het aardse weer draait alles om lucht, water en druk; ruimteweer speelt zich daarentegen af in het bijna-vacuüm van de ruimte en bestaat uit straling en stromen geladen deeltjes die van de zon komen.

Omdat ze een verschillende thuisbasis hebben — de een in de lucht een paar kilometer boven uw hoofd, de ander ver daarboven in de magnetische omgeving van de aarde — en verschillende motoren, hoeven de twee eenvoudigweg niet met elkaar overeen te stemmen. Een schitterende zonnige middag en een actieve geomagnetische storm kunnen precies op hetzelfde moment plaatsvinden.

Waar ze elk vandaan komen

Om te begrijpen waarom een heldere lucht en een magnetische storm naast elkaar kunnen bestaan, helpt het om te weten wat elk van beide aandrijft.

Wat het weer voor uw raam aandrijft

Gewoon weer wordt aangedreven doordat de zon het aardoppervlak en de atmosfeer ongelijkmatig verwarmt. Warme lucht stijgt op, koele lucht daalt, water verdampt en condenseert, en de draaiing van de planeet zet het hele systeem in beweging. Het resultaat is de vertrouwde stoet van hoge- en lagedrukgebieden, fronten, wolken, wind en regen. Dit alles gebeurt binnen de troposfeer, de dunne luchtlaag die slechts zo'n 10–15 kilometer omhoog reikt. Wanneer meteorologen het weer van morgen voorspellen, modelleren zij de beweging van die lucht.

Wat een magnetische storm aandrijft

Een geomagnetische storm begint zo'n 150 miljoen kilometer verderop, op de zon. De zon zendt voortdurend een stroom geladen deeltjes uit, de zonnewind. Van tijd tot tijd produceert zij ook spectaculaire uitbarstingen:

• Zonnevlammen (solar flares) — plotselinge, intense uitbarstingen van straling. Volgens NASA bereiken het licht en de straling van een zonnevlam de aarde in ongeveer acht minuten.
• Coronale massa-uitstoten (CME's) — enorme wolken van zonneplasma en magnetisch veld die de ruimte in worden geslingerd. Het Space Weather Prediction Center (SWPC) van NOAA omschrijft CME's als "explosies van plasma en magnetische velden uit de corona van de zon" en merkt op dat ze "geomagnetische stormen veroorzaken wanneer ze op de aarde gericht zijn".

Wanneer een CME of een snelle vlaag zonnewind onze planeet bereikt, draagt die energie over aan het beschermende magnetisch veld van de aarde — de magnetosfeer — en schudt het door elkaar. Die verstoring is de geomagnetische storm. NASA merkt op dat de stormen die uit een CME voortkomen doorgaans een tot drie dagen na de uitbarsting op de zon arriveren, terwijl de straling van een zonnevlam binnen enkele minuten aankomt.

De hele keten van gebeurtenissen achter een magnetische storm — zon, zonnewind, magnetosfeer — speelt zich dus boven de weerlaag af, in gebieden waar geen lucht, geen wolken en geen regen zijn. De wolken boven uw stad (of het ontbreken daarvan) hebben er niets mee te maken.

Waarom een zonnige dag en een storm samen kunnen vallen

Stel u twee muzikanten voor die in twee verschillende kamers spelen, elk met hun eigen bladmuziek. Er is geen enkele reden waarom ze gelijk zouden lopen, want niets verbindt wat de een speelt met wat de ander speelt. Met aards weer en ruimteweer is het een beetje net zo. Ze delen één gemeenschappelijke bron — de zon — maar de zon beïnvloedt ze op totaal verschillende manieren en op totaal verschillende tijdschalen.

• De zon verwarmt het aardoppervlak en creëert zo het gewone weer, een traag, continu proces dat wordt aangedreven door zonlicht (warmte).
• De zon lanceert zonnevlammen en CME's die ruimteweer creëren: plotselinge gebeurtenissen, aangedreven door magnetische activiteit in de zonneatmosfeer.

Een rustig hogedrukgebied kan boven uw regio blijven hangen en u dagenlang een heldere hemel bezorgen. Ondertussen kan een CME die twee dagen eerder van de zon vertrok arriveren en een sterke geomagnetische storm veroorzaken. De zonneschijn en de storm zijn simpelweg twee losstaande gebeurtenissen die toevallig in de tijd samenvallen. Net zo goed kunt u een grijze, regenachtige, winderige dag hebben met geen enkele geomagnetische activiteit.

Daarom kan een magnetische storm ook 's nachts optreden, in de winter, in de zomer, tijdens een hittegolf of tijdens een sneeuwstorm. De toestand van de magnetosfeer raadpleegt de plaatselijke weersverwachting niet.

Hoe magnetische stormen worden gemeten — en voorspeld — zonder naar de lucht te kijken

Omdat magnetische stormen niet zichtbaar zijn zoals wolken dat zijn, meten wetenschappers ze met instrumenten in plaats van met het blote oog. De bekendste maat is de Kp-index, een schaal van 0 tot 9 die beschrijft hoe verstoord het magnetisch veld van de aarde is. NOAA SWPC bestempelt een verstoring als een geomagnetische storm wanneer de Kp-index 5 of hoger bereikt. Stormen krijgen daarnaast een waardering op een G-schaal van G1 (gering) tot G5 (extreem), die de technische getallen vertaalt naar een eenvoudige ladder van ernst.

Cruciaal is dat deze metingen afkomstig zijn van magnetometers — gevoelige instrumenten die veranderingen in het magnetisch veld waarnemen — en van ruimtevaartuigen die de zon en de aankomende zonnewind in de gaten houden. Niets daarvan hangt af van de vraag of het bewolkt of helder is op de plek waar u staat. Voorspellers bij NOAA SWPC en bij onderzoekscentra zoals GFZ in Duitsland (dat de Kp-index en verwante indices produceert) volgen de zon rechtstreeks, volgen CME's door de ruimte en geven dagen van tevoren waarschuwingen uit, ongeacht de omstandigheden op de grond. De Hp-indexfamilie van GFZ biedt een blik op diezelfde magnetische activiteit met een nog hogere tijdsresolutie.

Kortom: de instrumenten die een magnetische storm opsporen en de instrumenten die de regen van morgen voorspellen, zijn volledig gescheiden systemen die in totaal verschillende richtingen kijken — het ene naar de zon en het magnetisch veld van de aarde, het andere naar de wervelende lucht van de troposfeer.

En het noorderlicht dan?

Er is één prachtige uitzondering waarbij ruimteweer zich wel aan uw hemel laat zien: het poollicht (noorder- en zuiderlicht). Tijdens sterke geomagnetische stormen worden geladen deeltjes langs de magnetische veldlijnen van de aarde naar beneden geleid in de buurt van de polen, waardoor de hoge atmosfeer gaat gloeien. Let daarbij op twee dingen. Ten eerste vindt die gloed heel hoog plaats — rond de 100 kilometer en hoger — ver boven de weerlaag. Ten tweede kunt u het vanaf de grond alleen zien als de lucht bij u toevallig helder en donker is. Op zulke bijzondere nachten werken goed aards weer (een heldere hemel) en actief ruimteweer (een storm) dus samen om u een prachtig schouwspel te bezorgen. De storm zelf zou echter net zo goed plaatsvinden als wolken uw zicht erop zouden blokkeren.

Bestaat er enig verband tussen ruimteweer en het weer op de grond?

Dat is een terechte en interessante vraag, en eerlijkheid is hier belangrijk. Het alledaagse antwoord luidt dat geomagnetische stormen en uw plaatselijke weer voor praktische doeleinden onafhankelijk van elkaar zijn: een storm brengt geen regen, en een heldere dag voorkomt geen storm.

Aan de grens van het onderzoek hebben sommige wetenschappers verkend of langetermijnveranderingen in de zon en in het magnetisch veld van de aarde de wolkenvorming subtiel zouden kunnen beïnvloeden, bijvoorbeeld doordat kosmische straling (hoogenergetische deeltjes uit de ruimte) de vorming van piepkleine druppeltjes op gang brengt. Enkele studies rapporteerden zwakke correlaties, andere vonden geen consistent effect. Het algehele wetenschappelijke beeld blijft onzeker en volop in discussie, en elk voorgesteld effect is klein, langdurig en mondiaal — niets wat lijkt op een verband op dezelfde dag tussen een magnetische storm en het weer in uw woonplaats. Het is dus juist om te zeggen dat, op de manier die er voor het dagelijks leven toe doet, de magnetische storm in de verwachting en de zonneschijn voor uw raam niet met elkaar verbonden zijn.

Wat dit voor u betekent

Als u bijhoudt hoe u zich voelt in relatie tot ruimteweer, is dit onderscheid echt nuttig:

• Beoordeel geomagnetische activiteit niet op de lucht. Een heldere, windstille dag zegt u niets over de vraag of er een magnetische storm gaande is. Kijk daarvoor naar een ruimteweerindicator (zoals de Kp-index), en naar een gewone weersverwachting voor regen, wind en luchtdruk.
• Ze kunnen samenvallen — of niet. Sommige dagen hebt u zowel een drukverandering als een geomagnetische storm; op andere dagen slechts één van beide, of geen van beide. Beide apart in de gaten houden geeft u een helderder beeld dan aannemen dat het ene het andere voorspelt.
• Een storm tijdens mooi weer is volkomen normaal. Het is geen teken dat er iets mis is gegaan met de verwachting. Het weerspiegelt simpelweg dat de zon, en niet de wolken, de baas is over magnetische stormen.

Begrijpen dat ruimteweer en aards weer twee gescheiden systemen zijn, neemt een hoop verwarring weg. De volgende keer dat uw telefoon onder een wolkeloze blauwe hemel een waarschuwing voor een geomagnetische storm toont, weet u precies waarom beide tegelijk waar kunnen zijn — en dat het, als u veranderingen in uw welbevinden opmerkt, de moeite waard is die te noteren, zodat u na verloop van tijd uw eigen patronen kunt herkennen. Zoals altijd geldt: bij aanhoudende of verontrustende klachten is het verstandig die met een zorgverlener te bespreken.

Bronnen

• NASA — Five Questions About Space Weather and Its Effects on Earth, Answered: https://www.nasa.gov/technology/five-questions-about-space-weather-and-its-effects-on-earth-answered/
• UCAR Center for Science Education — What Is Space Weather and How Does It Affect the Earth?: https://scied.ucar.edu/learning-zone/sun-space-weather/what-space-weather
• NOAA — Space weather (verzameling educatief materiaal): https://www.noaa.gov/education/resource-collections/weather-atmosphere/space-weather
• NOAA Space Weather Prediction Center (SWPC) — Space Weather Scales en informatie over geomagnetische stormen (G-schaal): https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation
• NOAA — Strong geomagnetic storm reaches Earth: https://www.noaa.gov/stories/strong-geomagnetic-storm-reaches-earth-continues-through-weekend
• GFZ (Duits Onderzoekscentrum voor Geowetenschappen) — Kp-index en geomagnetische indices: https://www.gfz.de/en/section/geomagnetism/data-products-services/geomagnetic-kp-index
• ESA Space Weather Service Network — Geomagnetic Conditions: https://swe.ssa.esa.int/geomagnetic-conditions