Noorderlicht, sterrenkijkweer en lichtvervuiling

Wolken zijn miljarden waterdruppeltjes of ijskristallen. Elk druppeltje kaatst licht alle kanten op, dus het licht van een ster komt er niet recht doorheen: je ziet een egaal grijs vlak. Lage, dikke wolken houden alles tegen. Een dunne sluier hoge wolken (cirrus, van ijs, boven ~7 km) laat de felste sterren en de maan nog door, maar zwakke sterren en de Melkweg verdwijnen. Daarom telt de kaart heldere uren: uren met hooguit 25 % bewolking.

De maan geeft zelf geen licht: ze kaatst zonlicht terug. Dat licht wordt in onze lucht net zo verstrooid als zonlicht overdag (de luchtmoleculen buigen vooral blauw licht af), dus bij volle maan wordt de hele hemel een paar keer lichter. Zwakke sterren vallen dan weg tegen die achtergrond. Een smal maansikkeltje of een maan onder de horizon stoort bijna niet; voor de Melkweg en noorderlicht op foto wil je de maan zo laag mogelijk.

Straatlantaarns, kassen en verlichte gebouwen sturen een deel van hun licht omhoog, direct of via de grond. Dat licht botst in de lucht op moleculen en stofdeeltjes en wordt alle kanten op verstrooid, ook terug naar beneden: de lucht boven een stad gloeit. Je ziet een ster alleen als hij feller is dan die gloed om hem heen; in een stad zie je daarom tientallen sterren, op een echt donkere plek duizenden. Die gloed reikt tientallen kilometers ver (de 'lichtkoepel' van een stad zie je vanaf de horizon). Bewolking maakt het in de stad nog erger, want de wolkenonderkant kaatst het licht terug.

De zon blaast voortdurend geladen deeltjes (elektronen en protonen) de ruimte in: de zonnewind. Die wind neemt het magnetisch veld van de zon mee. Wijst dat veld naar het zuiden (Bz negatief), dan staat het tegengesteld aan het aardmagnetisch veld aan de voorkant van de aarde. Tegengestelde veldlijnen kunnen dan 'aan elkaar vastklikken' (magnetische herverbinding) en zo komt er energie van de zonnewind in het magneetveld van de aarde.

Die energie hoopt zich op aan de nachtkant en komt in vlagen vrij. Elektronen schieten dan langs de veldlijnen naar de aarde. Veldlijnen komen samen bij de magnetische polen, dus daar komen de deeltjes binnen, in een ring om de pool: de noorderlichtovaal. Hoe meer energie, hoe breder de ring en hoe verder naar het zuiden hij reikt.

Op 100 tot 300 km hoogte botsen de elektronen op zuurstof- en stikstofatomen. Een botsing tilt een elektron in zo'n atoom naar een hoger energieniveau; als het terugvalt, geeft het precies die energie af als een lichtdeeltje met één vaste kleur. Zuurstof geeft groen (557,7 nm, rond 100-150 km) en hoger, waar de lucht zo ijl is dat een atoom niet eerst ergens tegenaan botst, ook rood (630 nm). Stikstof geeft paars en blauw aan de onderrand.

De Kp-index meet hoe hard het magnetisch veld op de grond schommelt door de stromen in die ovaal (0 rustig, 9 extreem). Vanuit de Benelux kijk je naar het noorden: het licht staat honderden kilometers verderop, dus meestal zie je het laag aan de horizon, en een camera ziet het eerder dan je ogen (die zien in het donker weinig kleur).