Als je het licht van de zon en andere sterren niet meerekent, is er nog steeds een zwak schijnsel zichtbaar aan de hemel. Deze nacht- of luchtgloed is afkomstig van atomen en moleculen in de atmosfeer. Onderzoekers hebben nu een nieuw proces ontdekt dat aan de gloed bijdraagt: ‘s nachts stralen zuurstofmoleculen hun overtollige energie uit in de vorm van licht.

In het begin van de twintigste eeuw ontdekten wetenschappers dat de atmosfeer een zwak licht uitzendt. Dit licht kleurt voornamelijk groen en blauw en soms rood en geel. Het is afkomstig van atomen en moleculen die overdag extra energie krijgen door de UV-straling van de zon. Na een tijdje zenden de deeltjes die extra energie weer uit in de vorm van zichtbaar licht en andere straling zoals infrarood. De kleur van het licht is afhankelijk van het soort moleculen of atomen in de lucht.

De gloed ontstaat gedeeltelijk overdag, maar is dan niet goed zichtbaar doordat het in het niet valt bij het felle zonlicht. Tijdens een donkere nacht is het licht wel detecteerbaar.

Stralend zuurstof

De atomen en moleculen in de atmosfeer zenden het licht uit op ongeveer tachtig tot enkele honderden kilometers hoogte. De nachtgloed wordt beïnvloed door de chemie, fysica en het klimaat in de mesosfeer en de onderste laag van de thermosfeer, zegt Stefan Noll, postdoc bij het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) en niet betrokken bij het onderzoek. ‘De gloed vertelt dus iets over de processen in de atmosfeer.’

Nachtgloed vastgelegd in Allier, Frankrijk, 2015. Bron: Wikimedia commons, Clame Reporter

In de afgelopen zestig tot honderd jaar zijn er enkele reacties ontdekt die de energie van het zonlicht omzetten in de gloed. Overdag zorgt de straling van de zon er bijvoorbeeld voor dat zuurstof- en ozonmoleculen (O2 en O3) uiteenvallen tot losse zuurstofatomen. Als die atomen weer samensmelten, ontstaan er energierijke zuurstofmoleculen (O2). Die moleculen raken hun extra energie kwijt door licht uit te stralen. ‘Er is nog veel onbekend over de details van deze reacties’, zegt Noll.

Nachtelijke gloed

Tot nog toe dachten wetenschappers dat het proces waarbij energierijke zuurstofmoleculen licht uitzenden uitsluitend overdag plaatsvindt en nauwelijks bijdraagt aan de nachtgloed. Konstantinos Kalogerakis van het Amerikaanse onderzoeksinstituut SRI International ontdekte echter dat dit ‘s nachts ook gebeurt. Er vindt dan een ander proces plaats dat tot energierijke zuurstofmoleculen leidt.

Als de zon onder is, blijken energierijke OH-moleculen er stapsgewijs voor te zorgen dat zuurstofmoleculen gaan stralen. Het was al langer bekend dat overdag, onder invloed van zonlicht, energierijke OH-moleculen vormen. Nu blijkt dat die ‘s nachts hun energie overdragen aan losse zuurstofatomen. Die atomen geven hun energie vervolgens door aan zuurstofmoleculen. Zo worden er ook ‘s nachts energieke zuurstofmoleculen gemaakt die hun extra energie kwijtraken door licht uit te stralen.

Kalogerakis baseert zijn model op metingen van raketten die in 1982 en 1998 door de atmosfeer vlogen.

‘Het artikel suggereert dat het bestaande model dat een van de belangrijkste nachtgloedprocessen beschrijft niet klopt’, zegt Noll. ‘Als dit waar is, zal dat zeker invloed hebben op de modellen waarmee we de mesosfeer en lage thermosfeer beschrijven.’

Energierijke OH-moleculen geven ‘s nachts hun energie door aan losse zuurstofatomen, die het vervolgens overdragen aan zuurstofmoleculen. De energierijke zuurstofmoleculen stralen nachtgloedlicht uit. Bron: Konstantinos Kalogerakis, SRI International

Waar dan?

Zelf de nachtgloed zien? Met het blote oog is het lastig, maar een camera met een lange sluitertijd maakt het mogelijk. Zoek tijdens een heldere, donkere nacht (met nieuwe maan) een plek op met weinig lichtvervuiling van huizen, kassen en andere kunstverlichting. De gloed zie je het best net boven de horizon, doordat je dan door een dikkere laag atmosfeer heen kijkt.