Samen met Chiara, een zeer enthousiaste collega-noorderlichtjager, mocht ik onlangs de terrella van de TU Eindhoven komen bekijken: noorderlicht in een ‘doosje’. Lees hier het verslag.
Waar sociale media al niet goed voor zijn … Nog niet zo lang geleden werd ik via LinkedIn door een vriendin van de middelbare school (dank je wel Linda!) getipt over een podcast. Nu luister ik daar eigenlijk niet zo vaak naar, maar deze bleek (voor mij) echt interessant. Er werden twee personen geïnterviewd en Spitsbergen en noorderlicht(onderzoek) waren de twee woorden waar ik door werd getriggerd.
In deze podcast werd verteld over de terrella die op de TU Eindhoven voor onderzoek wordt gebruikt. Zijdelings werd gezegd dat als je belangstelling had om te komen kijken, je contact kon opnemen. Een goed verstaander heeft maar een half woord nodig, toch? Op mijn mail met de vraag of het inderdaad mogelijk was de terrella in werking te zien, werd enthousiast gereageerd en woensdag 15 mei 2024 was het zover.
Op weg naar Eindhoven
Samen met Chiara, een zeer enthousiaste collega-noorderlichtjager, reed ik van Zwolle naar Eindhoven. We hadden ons allebei in het onderwerp verdiept maar toch was het fijn dat Chiara in de auto nog een en ander voorlas over de terrella van de Noorse wetenschapper Kristian Birkeland (1867–1917).
Wat is een terrella?
In het Latijn betekent terrella kleine aarde. In dit verband is het een eenvoudig model van de aarde om het gedrag van het magnetisch veld te bestuderen. Al rond 1600 maakte William Gilbert een dergelijke bolvormige magneet waarmee hij kon experimenteren. Hij concludeerde dat de aarde magnetisch geladen was en dat dat onder meer de reden was dat een kompasnaald naar het noorden wijst.
Birkelands terrella
In de eeuwen daarna zijn er meerdere terrella’s gebouwd. Tijdens mijn lezingen vertel ik vaak kort over de terrella van de eerder genoemde Kristian Birkeland. Birkelands terrella was een glazen kast, een soort aquarium, waarin een ronde magneet was opgehangen. De inhoud van deze kast werd vacuüm getrokken en vervolgens werden er zogeheten ‘kathodestralen’ ingepompt. Hierdoor ontstond een ring rondom zowel de noordpool als de zuidpool van de magneet – in het groot gebeurt dit met de aarde en de zonnewind. De ringen van poollichtactiviteit zijn de poollichtovalen. De kathodestralen noemen we tegenwoordig elektronenstralen.
Birkelands terrella stond afgebeeld op de vorige versie van het biljet van 200 Noorse kronen vanwege het belang van dit apparaat in poollichtonderzoek, ook internationaal. Met een dergelijk apparaat kun je namelijk onderzoek doen in een verwarmde, beschermde en gecontroleerde omgeving en je kunt het apparaat simpelweg aan- en uitzetten. Je hoeft niet meer in mogelijk extreme weersomstandigheden te wachten tot het verschijnsel zich voordoet. Vandaag de dag is een replica te zien in de aurora borealis tentoonstelling in het Universiteitsmuseum van Tromsø, zie onderstaand filmpje.
Een zijpaadje: Mandelbrot
Na een hartelijke ontvangst door Dr. Ir. Hjalmar Mulders raakten we, op weg naar de thee, al in gesprek over ‘complexe getallen’. Nu heb ik al tientallen jaren niets met wiskunde gedaan, maar Hjalmar nam ons op een begrijpelijke manier mee in de wereld van Mandelbrot, zie ook dit intrigerende filmpje op YouTube Mandelbrot.
De mandalbrotverzameling is een fractal: een object/vorm/patroon dat dezelfde structuurdetails blijft vertonen, hoe sterk de rand van het object/patroon of de vorm ook wordt vergroot. Meer over dit fenomeen lees je hier: https://mathigon.org/course/fractals/mandelbrot.
Koetjes en ijsberen
Vervolgens was het tijd voor thee en kennismaken. Enthousiast wisselden we enkele Spitsbergen ervaringen uit – ijsbeerverhalen zijn altijd goed! En het licht op Spitsbergen, of het nu noorderlicht is of het gebrek daaraan, blijft een interessant onderwerp. Ook nam Hjalmar mijn zojuist gepubliceerde eerste-hulp-bij-noorderlichtjagen: Noorderlicht zien! Hoe dan? in ontvangst.
De demonstratie
Daarna was het tijd voor de praktijk. We vonden de terrella in een van de kantoren en nadat de ruimte was verduisterd – ook hier kun je bij daglicht geen poollicht zien -, startte de demonstratie. We zagen een stolp met daarin niet 1 (zoals Birkeland had) maar 2 magneten/bollen. Het geheel stond op een kar met onderop allerlei apparatuur waarmee bijvoorbeeld wordt geregeld hoeveel lucht er in de stolp komt maar ook hoe de polariteit van beide bollen is: positief of negatief. De opstelling kan worden aangepast – bijvoorbeeld een van beide bollen weghalen – afhankelijk van wat wordt getest.
Kleurrijk
Wat volgde was een prachtig, intrigerend, visueel spektakel. We zagen wit, paars, oranjerood, veel licht, weinig licht, licht in allerlei vormen (sparkels) en patronen, dichtbij en verder van de bollen af. De kleurovergang van wit naar rozerood werd opgewekt door meer lucht aan het vacuüm toe te voegen. Is de lucht heel ijl (vacuüm), dan is het licht wit. Hoe meer lucht je in het vacuüm laat, hoe roder de kleur wordt. Hjalmar heeft ons dat enkele keren gedemonstreerd. Ook het veranderen van de polariteit had bepaalde effecten op de hoeveelheid kleur die we zagen en de locatie van de gekleurde stralen. We fotografeerden en filmden er op los, tijdens de demonstratie en uitleg.
We voelden ons net als een stel kinderen in een snoepwinkel en konden er niet genoeg van krijgen, wat overigens volgens ons net zo gold voor Hjalmar en zijn collega.
Helaas, ook aan alle leuke dingen komt een eind. En omdat mij aan het einde van de dag nog een vergadering te wachten stond, moesten we het bezoek afsluiten om weer terug naar Zwolle te rijden. Maar, als het aan ons had gelegen, hadden we best nog wat langer willen blijven …
Foto door Chiara Sciarone
Nog even dit:
Bij het nazoeken van de details voor deze blog stuitte ik op deze passage:
‘Birkeland often expressed a considerable amount of satisfaction and joy over seeing the beautiful and colourful discharge phenomena around his terrellas; emotions little diminished in the feelings of the restorers when the first violet glow formed at the corner electrode and flickering rings of coloured light appeared around the north and south poles of the terrella in the refurbished chamber.
In addition to their use in investigative scientific studies, Birkeland himself had often run his terrella experiments purely for demonstration purposes. After his death the original apparatus continued to be used on occasions in public lectures to display the artificial Aurora Borealis and other phenomena.’
Bron: https://www.mhs.ox.ac.uk/sphaera/index.htm?issue7/articl6
Heel grappig om te zien dat zoveel jaar later er dus eigenlijk nog niets is veranderd 😉
Podcast
De podcast die aanleiding was voor dit bezoek vind je hier: https://open.spotify.com/episode/6eATxOvNqlk11dg9vhtnjh?si=wyNLpTceTI6AbZqT7LMSzw
Met dank aan Linda voor de tip, aan Chiara Sciarone voor hulp bij dit artikel, de beschikbaar gestelde foto’s (waaronder de foto bovenaan!) en de gezelligheid tijdens deze dag! En natuurlijk vooral aan Dr. Ir. Hjalmar Mulders en zijn collega Dr. Ir. Sander Nijdam van de TU Eindhoven voor de enthousiaste en uitgebreide demonstratie van de terrella inclusief alle uitleg aan twee noorderlichtverslaafde dames.
17 mei 2024
