Zon en ionospheer Van zonnestralen, zonnevlekken en zonsverduisteringen. M l AN soll den Teufel nicht an die Wand malen, sonst kommt er". Deze ernstige waarschuwing van een wijze kinder juffrouw is mij uit mijn vroegste jeugd bijgebleven, en het is niet zonder de geheime hoop, het onderwerp van deze beschouwingen voor onze, haar sinds lang ontwende oogen te zien verschijnen, dat dit artikel geschreven werd. Maar ter zake: In de hoogere regionen van onzen dampkring bevindt zich een gebied, waar de gassen, uit welke deze onze dampkring bestaat, geïoniseerd worden, d.w.z., dat de atomen dezer gassen uiteenvallen in ionen, dat zijn positief en negatief geladen electrische deeltjes. Het gebied, waarbinnen dit gebeurt, heeft men ionospheer gedoopt, en wij weten van het bestaan dezer ionospheer o.a. doordat electrische golven, die aan de aardoppervlakte worden uitge zonden, in haar uitbreiding door de ionospheer beïnvloed worden, in dien zin, dat zij als het ware tegen de ionospheer teruggekaatst worden. Onze kennis omtrent de ionospheer is de laatste 15 jaar aanzienlijk uitgebreid, en het staat thans vast, dat het de van de zon uitgaande straling is (het woord straling" hier in de ruimste beteekenis, dus zoowel als corpusculaire als ook golfstraling op te vatten), die de ionisatie in de hoogere dampkringlagen veroorzaakt en dat zoowel de normaal te noemen toestand van ionisatie als ook de ver schillende storingen en afwijkingen in dezen toe stand. Het onderzoek naar de ionospheer bedient zich van de z.g. echomethode" van Breit en Tuve: door een zender wordt een kortdurende impuls van electrische golven van een bepaalde frequentie loodrecht naar boven gezonden. Door een, in de buurt van den zender opgesteld ontvangapparaat wordt dan zoowel de directe aardgolf, als ook de tegen de ionospheer teruggekaatste golf, opge vangen en geregistreerd. Op talrijke, over de geheele aarde verspreide punten, worden zulke registraties verricht, zoodat een goed inzicht in locale en tijdelijke veranderingen in de inospheer verkregen wordt. Uit het tijdsverschil tusschen aankomst van de aardgolf en de tegen de ionospheer teruggekaatste golf berekent men de schijnbare" hoogte van de ionospheer, uit de kortste golf, respectievelijk de hoogste frequentie, die nog juist gereflecteerd wordt, de z.g. kritische frequentie", berekent men de maximale ionisatie der reflecteerende laag, volgens een vaststaande formule. De volgens deze methode doorgevoerde onder zoekingen brachten aan het licht, dat, afgezien van details die hier niet besproken kunnen worden, de ionospheer uit twee lagen bestaat, de E-laag of laag van Kennelly-Heaviside op 100 K.M. hoogte en de F-laag of Appletonlaag op een hoogte van 300 K.M. NADAT de geleerden zich eenigen tijd met het onderzoek der ionospheer hadden bezig gehouden, kwam een aantal interessante zaken aan het licht. In de eerste plaats bleek, dat de toestand van ionisatie aan dagelijksche veranderingen onderhevig was zoowel als aan veranderingen, die een samen hang vertoonden met de jaargetijden. De ionisatie begint bij zonsopgang, bereikt des middags een maximum en wordt bij zonsondergang weer ge ringer; de E-laag is slechts overdag aanwezig, met andere woorden, de curve die de mate van ionisatie aangeeft volgt precies den zonnestand. De curven zijn voorts het laagst in den winter en het hoogst in de maand Juni. Dat dit parallelisme slechts op n wijze verklaard kan worden, is duidelijk, n.l. de oorzaak der ioniBij DE AFBEELDINGEN Boven: Opname van de zon in calciumlicht. Duidelijk ziet men de ,,fakkels" als lichte plekken bij de zonnevlekken, die als zwarte stippen zicht baar zijn. Langs den omtrek enkele protuberansen. Onder: Vergelijking tusschen de jaarge middelden van zonnevlek-hoeveelheden en de ionisatie in de bovenste lagen van den dampkring. satie moet zijn de lichtstraling van de zon zelf, of een andere straling, die haar in den tijd steeds proportioneel is, die zich practisch ook met dezelfde snelheid als het licht voortplant, en die geenerlei afwijking van haar baan vertoont. Hoewel voor de F-laag de waarnemingen niet zoo zonder meer in overeenstemming zijn met de hypo these, dat de ionisatie veroorzaakt wordt door de zonnestralen, kunnen toch de afwijkingen van de in de E-laag gedane waarnemingen voldoende ver klaard worden door de andere verhoudingen, die op zooveel grootere hoogte aangetroffen worden. Het feit b.v., dat de F-laag gedurende den nacht wél blijft voortbestaan, vindt een verklaring in de geringe dichtheid van den dampkring in de hoogere lagen waardoor de hereeniging van electronen en ionen tot atomen zeer veel langzamer gaat. Bewijzend voor den invloed van een straling, afkomstig van de zon, zijn de waarnemingen bij zonsverduisteringen, waarbij de ionisatie in de E-laag volkomen parallel met de veranderingen in de zon verloopt. Voor de F-laag gelden dezelfde afwijkingen als ook bij het verschil tusschen dag en nacht zijn waargenomen, en die voornamelijk bestaan in een vertraagde hereeniging der ionen. De l I-jarige zonnevlekperiode Nu de relatie van den ionisatiegraad tot het verschil van dag en nacht, en tot de veranderingen bij zons verduisteringen vast stond, was men .begrijpelijk nieuwsgierig, welk verband er gelegd zou kunnen worden tusschen ionospheer en zonnevlekkenperiode. Over dit onderwerp staan ons nog weinig gegevens ten dienste; toch kan men reeds enkele belangrijke feiten afleiden. Op de bijgevoegde figuur, stelt de bovenste lijn, het aantal zonnevlekken voor in het tijdsverloop 1930?1937. De onderste curven verbinden de jaargemiddelden der kritische frequenties voor F- en E-laag in dezelfde jaren, respectievelijk van 1932?'37. De correlatie tus schen beide curven is duidelijk, en slechts te ver klaren als een gang der ionisatie in het rhythme van de elfjarige vlekkenperiode der zon. DAAR wij geen reden hebben om aan te nemen, dat in de hoogere dampkringlagen andere gassen als stikstof en zuurstof in hoeveelheden van beteekenis voorhanden zijn, moeten wij ons af vragen binnen het bereik van welke golflengten stikstof en zuurstof door lichtabsorptie geïoniseerd kunnen worden. Uit spectroscopische onderzoe kingen kort voor zonsopgang en kort na zonsonder gang blijkt, dat slechts straling met uiterst korte golflengte ioniseerend kan werken, en nu volgt van zelf de vraag, of het zonlicht een voldoende aantal stralen van zoo geringe golflengte uitzendt, om de geheele ionisatie der ionospheer te verklaren. Deze vraag raakt een kernprobleem der moderne astrophysica, het probleem van de energieverdee1930 1931 1932 1933 133'! 1935 133S 1937 V.lg lingscurve der zon, en het bestaan van een z.g. ultraviolet overschot". Een dergelijk ultraviolet overschot wordt thans voor andere vaste sterren ook aangenomen, een hypothese die steun vindt in waarnemingen bij totale zonsverduisteringen gedaan aan de z.g. chromospheer, de buitenste laag der zonne-atmospheer. Over de oorzaak van het tot stand komen van een dergelijk ultraviolet overschot breken zich de astronomen thans het hoofd, doch een theorie, die allen bevredigt is nog niet gevonden. Voor zoover het ultraviolet overschot te maken heeft met de elfjarige ionisatieperiode in de iono spheer, legt men verband met de z.g. fakkels". Deze fakkels zijn uitgebreide gebieden op de zon met grootere helderheid dan de omgeving, die bij voorkeur in de nabijheid van zonnevlekken ge vonden worden en wier aantal zich parallel met het aantal zonnevlekken in een n-jarige periode ver andert. Bijzonder duidelijk zijn ze waar te nemen wanneer ze zich in de buurt van den rand van de zon bevinden. Deze fakkels nu worden als haarden van het surplus aan ultraviolette stralen, voor een deel althans, aangezien. Ten slotte bestaat er een theorie, dat de ionospheer veroorzaakt zou worden door een corpusculaire straling van de zon uitgaande, d.w.z. door het uit zenden van allerkleinste neutrale partikeltjes (neutraal moeten deze deeltjes daarom zijn, omdat ze indien ze een electrische lading hadden in het electromagnetische veld van de aarde zouden worden afgebogen, en niet slechts de dagzijde" van de aarde zouden treffen). Voorloopig kan men echter zeggen, dat nog geen enkele waarneming aan de ionospheer tot het aannemen van dergelijke corpusculaire elementen dwingt. PAG II DE GROENE No.