Magnetometer gemaakt door leerlingen geïnstalleerd aan het Princess Elisabeth Antarctica-station!
Electricien, Karel Moerman, installeert de magnetometer van het Sint-Pieterscollege Jette.
© International Polar Foundation
De leerlingen van het 5e en 6e middelbaar van het Sint-Pieterscollege Jette bouwden samen met hun leerkrachten een magnetometer. Deze werd in januari geïnstalleerd aan het Princess Elisabeth Antarctica-station door de electricien van het station, Karel Moerman. Dit vormde de aanleiding voor een interview met Erik De Schrijver, leerkracht fysica, die ons meer vertelt over wat een magnetometer juist meet en hoe het hele project tot stand kwam.
Wat meet een magnetometer juist?
Een magnetometer reageert op het magneetveld van de Aarde. Dat doet een kompasnaald ook, maar die werkt alleen in een horizontaal vlak, en vertelt enkel waar het magnetisch veld heen wijst. Een magnetometer meet ook hoe sterk het magneetveld is en hoe het georiënteerd is in de ruimte. En dat met grote nauwkeurigheid!
Waarom wouden jullie een magnetometer in Antarctica (Princess Elisabeth-station) plaatsen?
Er zijn al enkele jaren aanwijzingen dat het magneetveld van de Aarde verzwakt. Eén van de mogelijke verklaringen is dat er een ompoling van het Aardmagnetisch veld zit aan te komen. Dat zou niet zo verwonderlijk zijn: in de afgelopen miljoenen jaren is het veld met onregelmatige tussenpozen, maar gemiddeld om de 200 000 jaar omgeklapt, terwijl het nu al meer dan 700 000 jaar geleden is. We zijn een beetje 'over tijd' dus... Een ompoling begint – voor zover we weten – met onregelmatige fluctuaties in gebieden die men magnetische anomalieën noemt. De grootste is de zgn. Zuidatlantische anomalie (SAA), en die breidt zich de laatste jaren uit in de richting van de Indische Oceaan, langsheen, jawel, Koningin Maudland, waar zich het Princess Elisabeth Station bevindt.
Een tweede reden is dat klimaatverandering sterk gekoppeld is aan het magnetisch gedrag van de zon, en alleen aan de polen kan je de zon waarnemen 24u/dag (zij het alleen gedurende de lokale zomer natuurlijk). Uit de voorbereidende metingen van vorig jaar blijkt trouwens een erg duidelijke 24uren cyclus. Daar willen we graag méér over weten.
Wat gaan jullie met de data doen?
Dit jaar willen we graag metingen bekijken over een langere periode dan vorig jaar (twee maanden i.p.v. 12 dagen). Eerst en vooral om te zien of we de 24uren cyclus die we vorig jaar hebben gezien kunnen bevestigen. Daarnaast willen we meer weten over de asymmetrie in dat signaal: de opgemeten curve van vorig jaar was niet symmetrisch: de pieken waren breed, de dalen smal. We denken dat dat kan gekoppeld zijn aan de seizoenen, maar we willen natuurlijk zekerheid. Daarnaast hopen we te zien of er een verzwakking van het veld is in vergelijking met vorig jaar.
Waarin verschilt deze magnetometer met deze die door de wetenschappers geïnstalleerd is aan het PEA-station? Gaan jullie de data vergelijken?
De magnetometers die gebruikt worden voor professionele doeleinden voldoen aan eisen die internationaal zijn afgesproken om de resultaten van verschillende instrumenten wereldwijd te kunnen vergelijken. Die afspraken gaan over nauwkeurigheid, meetfrequentie, continuïteit van de metingen (geen onderbrekingen), enz. Dat is nodig om het magneetveld van de Aarde (en de wijzigingen daarin) wereldwijd te kunnen in kaart brengen, maar het verhoogt de prijs van de instrumenten wel drastisch, en het sluit ook uit dat je met leerlingen middelbaar onderwijs zoiets in mekaar steekt tijdens de middagpauze. Wat natuurlijk precies is wat wij willen: het gaat niet alleen om de metingen, het gaat er ook om het instrument zélf te ontwerpen en te bouwen!
We zijn zeker geïnteresseerd om data te vergelijken, maar we vinden het toch ook belangrijk om zélf zoveel mogelijk te leren uit onze metingen. We gaan zeker niet vragen aan experts om het denkwerk in onze plaats te doen, maar als we denken op basis van onze metingen een goed verhaal te kunnen samenstellen willen we daarover natuurlijk graag feedback. Een expert van het Duitse Geoforschungszentrum in Potsdam heeft trouwens toegezegd ons te willen helpen.
Waren er studenten in betrokken? Zo ja welke (leeftijd, studierichting)? Hoe verliep het hele proces van uitdenken tot realisatie?
Dit is een project van 5e en zesdejaars. Vrijwilligers, maar de meesten zitten in wetenschappelijk en/of wiskundig sterke richtingen (Wetenschappen-Wiskunde, Latijn-Wetenschappen, Latijn-Wiskunde, Moderne Talen-Wetenschappen). Er is voortgebouwd op de magnetometer van vorig jaar, maar met een aantal belangrijke verbeteringen: er is een digitale klok ingebouwd (om de tijd tussen twee metingen nauwkeuriger op 1 minuut te houden), de opslagcapaciteit van het geheugen is drastisch uitgebreid, de software navenant aangepast.... het is een proces geweest van stapje per stapje verbeteren, fouten maken, opsporen, verbeteren en weer verder... wie geen geduld heeft en van gemakkelijk succes houdt begint er beter niet aan.
Hoelang hebben jullie eraan gewerkt?
Voor de leerling die het elektronisch circuit heeft ontworpen, een paar avonden, voor de anderen: ettelijke middagpauzes: de printplaat etsen, boren, solderen, testen. Software schrijven, testen, … Het instrument monteren, weer testen,... en dan hopen dat we niet iets doms over het hoofd hebben gezien...
Zijn er al plannen voor het volgend Antarctisch zomerseizoen?
Plannen nog niet echt, maar ideeën volop: zou het mogelijk zijn een magnetometer te bouwen die kan overwinteren? We hebben kennissen op de Lofoten in Noorwegen (boven de poolcirkel): zou een gelijktijdige meting op die twee locaties extra info opleveren over de invloed van bvb. de zonnewind op het aardmagnetisch veld? Zouden we de beweging van het ijs in de buurt van de PEA-basis in kaart kunnen brengen mbv. Een aantal GPS-modules die op verschillende plaatsen op het ijs worden gezet? En zo zijn er nog een paar ideetjes, maar die gaan we niet verklappen.
