De natuurkunde van 't vrije veld. Deel I

Licht en kleur in het landschap

[p. 225]

Licht en kleur van de lucht.

171. Verstrooiing van het licht door rook.

We beginnen onze waarnemingen over de verstrooiing van het licht met een wandeling langs een druk bevaren kanaal. Van de schepen die voorbijkomen, zijn er een aantal voorzien van petroleum- of benzinemotoren, die een fijne blauwe rook uitpuffen. Het is merkwaardig dat die rook, gezien tegen de heldere achtergrond van de hemel, helemaal niet blauw lijkt, eerder geelachtig. Deze rook is dus niet blauw op dezelfde wijze als blauw glas, maar omdat hij de blauwe stralen meer verstrooit dan de gele of rode. Een donkere achtergrond lijkt blauw licht te geven, omdat de rook de zonnestralen die hem van opzij treffen in alle richtingen en ook naar ons oog verstrooit. Een heldere achtergrond moet integendeel geelachtig lijken, omdat hij door de rook vooral beroofd wordt van blauwe stralen.

‘Iets dergelijks pleegde ik in vroeger jaren waar te nemen te Killarney (in Ierland), wanneer op windstille dagen de rookzuilen vertikaal boven de daken der hutten opstegen. Het onderste deel der rookzuil tekende zich af tegen een achtergrond van donkere dennen, het bovenste deel tegen heldere wolken. Het eerste was blauw omdat men het hoofdzakelijk door het verstrooide licht zag, het laatste was roodachtig omdat men het bij doorvallend licht zag’ (J. Tyndall).

Dezelfde blauwe kleur in opvallend licht en dezelfde gele kleur in doorvallend licht bemerkt men bijzonder duidelijk aan de rook die uit de uitlaatpijp der Dieseltreinen komt, op het ogenblik dat hun motoren gas geven om de trein in beweging te brengen; vrachtauto's en autobussen met Dieselmotor vertonen hetzelfde. Of aan de rook van dorre bladen, onkruid en afval, die men hier en daar op het veld verbrandt in de herfst. Of aan de rook van onze eigen schoorsteen thuis, als men het vuur met hout aanmaakt. - In al die gevallen bestaat de rook uit buitengewoon kleine, teerachtige vochtdruppeltjes, terwijl de gewone

[p. 226]

verbranding van steenkool vlokjes roet oplevert, die veel grover zijn. En van de afmeting der verstrooiende deeltjes, vergeleken met de golflengte λ van 't licht (0,0006 mm), hangt de kleur van de rook af. Bij deeltjes die niet groter zijn dan een of twee tienden van een golflengte, is de verstrooiing evenredig met 1 / λ⁴, en neemt dus snel toe naar het violette eind van het spektrum: dergelijke kleine deeltjes, van welke aard ook, verstrooien altijd een mooi blauw-violet licht. Bij grotere deeltjes is die toeneming veel minder uitgesproken, en is de verstrooiing bv. evenredig met 1 / λ². Bij zeer grote deeltjes is de golflengte-afhankelijkheid onmerkbaar, en 't verstrooide licht wit; - ‘zeer groot’ is hier alweer ten opzichte van de golflengte bedoeld, dus bv. 0.01 mm!

Vandaar dat de rook van sigaar of sigaret blauw is als men hem onmiddellijk uitblaast, maar wit wordt als men hem eerst even in de mond houdt: de rookdeeltjes bedekken zich dan met een watermantel en worden veel groter.

De stoom van een lokomotief is blauwachtig vlak bij de uitlaatopening van de veiligheidsklep, iets verder is hij wit: de condensatie neemt toe en de druppeltjes groeien. - Let op het verschil tussen de rook en de stoom van de lokomotief, zowel bij op- als bij doorvallend licht, en verwar die nooit!

Tot hiertoe hebben wij gelet op de verstrooiing aan betrekkelijk ijle rookwolken. Bij zeer dichte rook worden de verschijnselen ingewikkelder: dan wordt het licht herhaaldelijk verstrooid en van het ene deeltje naar het andere geworpen. Let op de rook der hopen dorre blaren die men op het veld verbrandt: aan de randen van de rookzuil is de tint mooi blauw, zoals altijd bij houtvuur; maar in de middengedeelten, waar de rook het dichtst is, vertoont hij een bijna witte kleur. - Men kan gemakkelijk aantonen dat voldoende dikke lagen altijd wit licht terugverstrooien, al is de verstrooiing van elk deeltje nog zo blauw. Want alle licht dat op de rookwolk valt moet altijd eindigen met er weer uit te komen, - althans indien er alleen verstrooiing en geen absorptie is (§ 176).

De rook onzer schoorstenen en fabrieken is gewoonlijk zwart in opvallend licht, ook al is de rookzuil dik en ondoorzichtig: hier zijn dus de roetvlokjes niet alleen verstrooiend, maar ook sterk absorberend. IJle lagen van dergelijke rook vertonen de hemel in doorzicht bruin; toch is de kleur van de rook in opval-

[p. 227]

lend licht nauwelijks blauwachtig te noemen: het is dus de absorptie, die bij koolstof toevallig snel van het rood naar het violet toeneemt. Denk aan de bloedig-rode kleur der zon, gezien dwars door de rook van een brand!

172. De blauwe lucht.¹⁾

Boven de wolken is de hemel altijd blauw!
H. Drachmann.

In eeuwige schoonheid welft zich de blauwe hemel om de Aarde. Dit blauw heeft iets onpeilbaars, het is alsof men er al de diepte van kon zien. Het is getint in oneindige schakeringen, het verschilt van dag tot dag, van het ene punt van de hemel tot het andere.

Wat is de oorzaak van die blauwe kleur? Het is niet, dat de dampkring zelf licht uitzendt, want dan zou hij ook des nachts moeten stralen. Het is ook niet dat er een lichtgevende blauwe lichtbron achter zit 's nachts ziet men, hoe mooi donker de achtergrond is tegen dewelke de dampkring zich ons vertoont. De blauwe kleur is dus eigen aan de dampkring zelf. Toch is het geen gewone absorptiekleur, aangezien de zon en de maan volstrekt niet blauw, maar veeleer geelachtig getint zijn. - Het is dus net zulk een geval zoals bij zeer fijne rook! En we komen tot de onderstelling, dat het licht van de lucht eenvoudig verstrooid zonlicht is. We weten dat de verstrooiing van kleine deeltjes des te sterker is naarmate wij het violette einde van het spektrum naderen: de kleur van de hemel is dus samengesteld uit veel violet (waarvoor ons oog niet erg gevoelig is), nogal wat blauw, een weinig groen en zeer weinig geel en rood; de mengkleur van al die stralensoorten is hemelsblauw.

Wat zijn nu die stofjes in de dampkring die het licht verstrooien? In de zomer, na een lange periode van droogte, is de lucht vervuld met talloze deeltjes zand of klei die door de wind meegevoerd zijn en het landschap in de verte onduidelijk maken: juist dan ziet de lucht er weinig blauw en veeleer witachtig uit. Maar na enige flinke regenbuien, als al het stof door de regen weggespoeld is, wordt de lucht helder en doorzichtig, de hemel diepblauw en verzadigd van kleur. Zodra er hoge cirruswolken ver-

1) De beroemde Zwitserse geoloog A. Heim heeft een prachtig boekje geschreven, getiteld: Luftfarben (Zürich 1912), waarin hij op populaire en geestdriftige wijze de kleuren van de lucht en de schemeringsverschijnselen beschrijft. De gekleurd weergegeven aquarellen zijn onvergelijkelijk mooi.

[p. 228]

schijnen, en de lucht zich met ijskristalletjes vult, verdwijnt het mooie blauw en gaat het in een veel witter kleur over. Het zijn dus noch de eigenlijke stofjes, noch de water- of ijsdeeltjes die de blauwe verstrooiing veroorzaken welke aan het uitspansel zijn kleur geeft. De enige mogelijkheid is, dat de luchtmolekulen zelf verstrooiend werken; weliswaar zeer zwak, maar voldoende om in een laag van vele kilometers dikte een merkbare helderheid teweeg te brengen; en met een uitgesproken voorkeur voor de violette en blauwe stralen



.

De blauwe en violette stralen die de lucht verstrooit heeft de zon nu tekort. Daardoor vertoont zij een lichtgele kleur, die des te meer uitgesproken wordt naarmate ze lager staat, omdat haar stralen dan een des te langer weg door de lucht hebben af te leggen. Geleidelijk gaat de kleur over in oranje en dan in rood, het zeer bijzondere rood van de ondergaande zon.¹⁾

De beroemde verstrooiingswet van Rayleigh voor deeltjes kleiner dan 0,1 van de golflengte van 't licht luidt:



waarin s = de verstrooiing per volume-eenheid, N = het aantal deeltjes per cm³, n = de brekingsindex.

1) Kleurschalen en kleurstatistieken der op- en ondergaande zon: zie J. Plassmann, Met. Zs. 48, 421, 1931.

173. Luchtperspektief.²⁾

Het bosch is blauw,
ver tegen 't grijs -.

J. Reddingius, Johanneskind.

Een bos in de verte is een uitstekende donkere achtergrond om de luchtverstrooiing waar te nemen. Hoe verder wij er vandaan zijn, hoe meer het er nevelig, blauwachtig gaat uitzien: de lange luchtlaag tussen ons en het bos, van opzij verlicht door de zonnestralen, geeft verstrooid licht dat zich op de achtergrond superponeert, zoals het licht van een sluier de voorwerpen overdekt die er achter zijn; voor deze achtergrond worden dus de tegenstellingen van lichte en donkere partijen verzwakt, hij wordt

2) Heim, Luftfarben (vgl. § 172). - Vaughan Cornish, Geogr. Journ. 67, 506, 1926.

[p. 229]

gelijkmatiger en tevens blauwer. Onwillekeurig schatten wij de afstand van boompartijen aan de mate waarin dit luchtperspektief optreedt. Een boom die 100 m van ons af is heeft al een blauwiger tint dan een die naast ons staat. Het groen van de weiden wordt in de verte verrassend snel blauwgroen, daarna blauw. Heuvels in de verte zijn dikwijls mooi blauw, zoals men het zo dikwijls afgebeeld vindt in de achtergrondlandschappen van onze 16-eeuwse schilders: van Eyck, Memling. Onze begroeide duinen tussen Zandvoort en Haarlem, die oprijzen als de golven van de zee, kam na kam, al verder en verder, vertonen ook mooi de blauwende einders. Door dit luchtperspektief naderen alle tinten tot een zelfde blauwigheid, en vloeien daardoor harmonisch ineen; alleen van veel dichterbij begint men het rood der huizen en het groen der weiden te onderscheiden, en de kleurenharmonie is verbroken. Ga dit zelf na in het landschap!

Omgekeerd kunnen wij ook zoeken naar de tintveranderingen van een heldere achtergrond. In een bergland kiest men hiervoor de sneeuwbergen; wij bekijken de rijen stapelwolken, die dicht bij ons schitterend wit zijn, en verder in het landschap geleidelijk geelachtig worden. - Toch is het blauwe verstrooiingslicht op donkere achtergrond veel duidelijker dan de geelkleuring van de heldere partijen. In het eerste geval is het een geringe lichthoeveelheid die in de plaats komt van duisternis; in het tweede geval is het slechts een kleine verandering in een reeds aanzienlijke helderheid: het relatieve verschil is veel kleiner (§ 64).

In de ruime verten van ons vlakke land ontwikkelt het luchtperspektief zich in volle pracht, en door de wisselende vochtigheidsgraad overweegt nu eens de blauwe verstrooiing der luchtmolekulen, dan het sterkere, maar grijzere licht van de heiigheid der lucht. -

1. Soms strijkt een wig van hoge druk over ons, tussen twee regenbuien in, en is de lucht zeer doorzichtig en zuiver; men onderscheidt op de voorgrond de schaduwen en kleuren, en ziet de donkere partijen van de achtergrond in een purperen blauw overgaan.

2. Op een dag met wat heiigheid is de voorgrond minder rijk aan kleur, meer naar het grijze zwemend; de golvingen van het terrein op gemiddeld verre afstand komen beter uit, omdat de dalen door een dichter nevelgordijn gezien worden dan de hoogten (zie echter ook § 91); helemaal in de verte tenslotte is het zicht veel slechter geworden. -

3. Bij mooi zomerweer en hoge barometerdruk zijn er veel

[p. 230]

stofdeeltjes in de lucht, de hemel is zeer helder maar weinig blauw, zodat de tegenstellingen van licht en schaduw minder sprekend zijn; daarenboven is de waarnemer voortdurend enigszins verblind door de heldere lucht. -

4. In het maanlicht is het landschap het mooist als er helemaal geen neveligheid is, want anders is het licht te zwak, de tegenstellingen minder in het oog vallend, en zou het tafereel allicht in een eentonig grijs kunnen overgaan.

5. Het is door het luchtperspektief dat de zeevaarder de kust blauwig en aetherisch ziet opdoemen, contrasterend met het donkerder blauw van de golven der zee, wier krachtiger vormen zich op de voorgrond van het tafereel ontwikkelen. Hem lijkt het verre land een oord van vrede, het koninkrijk van overzee ....

174. Proeven met de nigrometer.¹⁾

‘Nigrometer’ is een geleerde naam voor een zeer eenvoudig hulpmiddel. Een kartonnen koker, zoals men gebruikt voor het verzenden van tekeningen, 40 cm lang en met een middellijn

Fig. 136. Waarnemen met de nigrometer: meting van de verstrooiing van onze dampkring.

van bv. 3 cm, wordt aan beide zijden van een dekseltje voorzien. In het ene deksel knipt men een gaatje van 7 mm middellijn, in het andere een van 3 mm; dan rolt men nog aan beide zijden om de koker een kapje van zwart papier, die hem een eindje verlengt; en het toestel is klaar.

1.

Als men door het toestel wil kijken, houdt men het oog achter het kleinste gaatje, en ziet dan het andere verlicht tegen een bijna volledig zwarte achtergrond. Richt de buis naar een raamopening op enige afstand; u ziet deze donkere raamopening duidelijk blauwachtig: het is 't verstrooide licht der zonbeschenen lucht tussen u en de raamopening. Nader meer en meer tot het raam: hoe dichter u komt, hoe zwakker het blauwige licht: de

1) R. Wood, Phil. Mag. 1920.

[p. t.o. 230]

PLAAT XI. Een grote spiegel is schuin opgesteld en kaatst het zenith terug; bij blauwe lucht is dit donkerder dan de hemel nabij de kim. Dezelfde proef bij gelijkmatig betrokken lucht: het zenith is nu helderder.

[p. 231]

	verstrooiende luchtzuil wordt korter. Voor kleine afstanden is het nog beter, de nigrometer te richten op een van binnen zwartgemaakte kist, met kleine opening, die een bijna volmaakt ‘zwart lichaam’ is.
2.	We gaan nu bepalen welke luchtzuil evenveel verstrooit als de gehele dampkringsdikte. Houd vóór de helft van de opening een stukje glas, waarvan de achterkant zwart is, bijvoorbeeld een stukje donker gesluierde fotografische plaat. Richt het glaasje onder 45^o met de as van de koker; als het kan, kies dan uw waarnemingsrichting zò, dat het teruggekaatste licht afkomstig is van de hemel op ongeveer 60^o van de zon. Door de andere helft van het gaatje ziet u onze donkere raamopening. Hoever moeten we ons daarvan verwijderen, willen de twee helften van het veld even sterk verlicht zijn? - Bij zonnig, helder weer vindt u ongeveer 330 meter; bij zonnig, maar ietwat heiig weer wordt die afstand misschien maar 130 m meer. Het terugkaatsende glaasje verzwakt het licht tot 5% van zijn sterkte (§ 52). De hemel op 60^o van de zon verstrooit dus even sterk als een luchtzuil van 330m × 20 = 6,6 kilometer. - Nu zou de dampkring, als men hem op alle hoogten tot normale dichtheid kon samendrukken, een ‘aequivalente hoogte’ hebben van 8,8 km (immers, de dampkring drukt met een kracht van 1,033 kg per cm^2, terwijl 1 cm^3 lucht 0,001293 g weegt; dus 1,033: 0,001293 = 880000 cm = 8,8 km). De overeenstemming met onze optische bepaling is helemaal niet slecht! Ze bewijst, dat dezelfde verstrooiende stof die hier beneden het luchtperspektief verklaart, ook het blauwe licht van de hemel doet ontstaan. Dat onze 6,6 nog iets kleiner is dan 8,8, kan bewijzen dat de lucht beneden tengevolge van haar stofgehalte meer verstrooit dan de lucht in hoge lagen. - Onze bepaling is overigens in allerlei opzichten zeer ruw en geeft alleen de orde van grootte.
3.	De nigrometer vertoont ons elke kleur van het landschap afzonderlijk, vrij van de invloed der tegenstelling met haar omgeving. Sommige waarnemers zien dan alle tinten geelachtiger dan gewoonlijk; de zee en de lucht lijken hun bijna wit; komt er een wolk voorbij, dan verschijnt het blauw opnieuw!^1) Al moge dit voor anderen weer niet gelden, het blijft waar dat de nigrometer een zeer waardevol en belangwekkend hulpmiddeltje vormt.

1) J.S. Haldane, The Philosophy of a Biologist (Oxford, 1935) blz. 52.

[p. 232]

175. Cyanometer.

Maak in verschillende verhoudingen mengsels van zinkwit en roetzwart met berlijns blauw of met kobaltblauw. Deze mengsels verschieten niet, men kan ze op repen karton brengen, nummeren en met de hemelkeur vergelijken. - Voor waarnemingen op reizen is deze methode nog altijd zeer bruikbaar; de samenstelling van het licht der verschillende nummers van de schaal kan naderhand colorimetrisch onderzocht worden.

Dergelijke schalen zijn voor het praktische gebruik samengesteld, en kant en klaar in de handel te krijgen.¹⁾

Het is van belang bij het gebruik dezer blauwschalen altijd de rug naar de zon te draaien en de schaal door de zon te laten beschijnen.

1) De schaal van Ostwald is te bestellen bij de ‘Meteorologische und Geophysikalische Institute’, Frankfurt a.M., voor een paar gulden; die van Linke bij Unesma (zie Met. Zs. 41, 43, 1924).

176. Lichtverdeling aan de hemel.

Onderzoek op een heldere dag hoe de belichting over de hemel verdeeld is. Wie een cyanometer heeft, kan die hierbij gebruiken;

Fig. 137. Diagram voor het tekenen der lijnen van constante helderheid en blauwheid van de hemel.

ook onze nigrometer is nuttig, maar de hoofdzaak is toch, aandachtig om u heen te kijken. Gebruik een spiegeltje, om het een deel van de hemel met het andere te vergelijken (plaat XI). Teken lijnen van constante helderheid en blauwheid in een diagram zoals dat van fig. 137; herhaal dit voor verschillende zonshoogten.

‘Langzamerhand ziet het geoefend oog het verloop der isofoten als met blauwe verf op de hemelachtergrond geschilderd.’²⁾

Het donkerste punt ligt altijd in de vertikaal van de Zon, op een afstand van 95^o van de Zon als deze laag staat, op een afstand van 65^o als ze hoog staat. Door dit punt loopt de donkerheidslijn, die de hemel in twee gebieden

2) C. Dorno, Physik der Sonnen- und Himmelsstrahlung, blz. 116.

[p. 233]

scheidt: een helderder gebied om de Zon, en een ander helderder gebied daartegenover. De vorm en de grootte dezer gebieden wijzigen zich volgens de zonshoogte. - Deze lichtverdeling kunnen we opvatten als ontstaande uit de samenwerking van drie verschijnselen.

1.	De helderheid neemt snel toe dicht bij de zon, ze wordt dan zelfs verblindend groot en de kleur nadert meer en meer tot wit (plaats u in de schaduw van een gebouw dicht bij de schaduwgrens!).
2.	Op 90^o afstand van de zon vertoont de lucht neiging het donkerst en het blauwst te worden, maar ....
3.	Er is nog een ander effekt, waardoor de lichtsterkte toeneemt van 't zenith naar de horizon, terwijl de kleur weer naar wit overgaat, en dat zich met de vorige samenstelt.

Het eerste verschijnsel kunnen we goed meten met de nigrometer. We bedekken de helft van het veld met een aan de achterzijde zwartgeschilderd glaasje dat de hemel vlak bij de zon weerkaatst; de andere helft is dan gericht op 40^o-50^o van de zon. We veranderen de richting een paar graden in de ene of in de andere zin, - hetgeen vooral voor het eerste der twee velden invloed heeft, - en vinden gemakkelijk een punt waarop er ongeveer gelijkheid is; we besluiten nu, dat de helderheid op dit punt bij de zon wel twintig maal zo groot moet zijn dan op 45^o van de zon. - Deze zeer sterke verstrooiing onder kleine hoeken met het invallende licht is te wijten aan grovere deeltjes die in de lucht zweven: stofjes en druppeltjes. Hiermee komt ook overeen, dat de kleur bij de zon minder blauw is, meer wit of zelfs geelachtig zoals de zon zelf; want die grote deeltjes verstrooien ongeveer alle kleuren even sterk.

Het tweede effekt is een gevolg van de verstrooiingswet zelf. Onder 90^o moet de verstrooiing bijna tweemaal zwakker zijn dan nabij het tegenpunt van de zon; daarenboven verstrooien de grove deeltjes weinig of niet onder een zo grote hoek, we zien dus alleen het verzadigde, diepe blauw dat de luchtmolekulen zelf verstrooien.

Het derde effekt ontstaat vooral door de grote laagdikte waaronder we de dampkring bij de gezichteinder zien; elk luchtdeeltje verstrooit wel bij voorkeur de violette en blauwe stralen, maar juist deze worden weer het meest verzwakt op hun lange weg van het verstrooiende deeltje tot aan ons oog. Bij een zeer dikke luchtlaag heffen die twee werkingen elkaar net op.

[p. 234]

Stel dat een volume-element op afstand x van ons oog een breukdeel sdx verstrooit; dat licht wordt verzwakt in de verhouding e^-sx eer het ons oog bereikt. Van een ‘oneindig’ dikke laag krijgen we dus de straling



, hetgeen zoals men ziet onafhankelijk is van s, dus van de kleur. De lucht bij de gezichteinder moet dezelfde helderheid en kleur hebben als een wit scherm dat door de zon verlicht wordt.

Hier kan nog bijkomen, dat de lagen dicht boven de grond meer zwevende stofdeeltjes bevatten, die de lichtverstrooiing sterker maken en de kleur witter, ook wanneer de luchtlaag nog niet als oneindig dik te beschouwen was.

Waar de hemel het donkerst is, is hij ook altijd het blauwst en is zijn kleur het meest verzadigd. Dit betekent, dat er geen wolken voorkomen waarvan de deeltjes 0,0001 mm of kleiner zijn; want deze zouden plaatselijk de lichtsterkte verhogen en toch de blauwe kleur onveranderd laten.

Ruskin noemt de blauwe hemel als mooiste voorbeeld van een gelijkmatig verlopende kleurgradatie.¹⁾ Hij geeft de raad, na zonsondergang een stuk van de lucht te bekijken zoals het zich weerspiegelt in een ruit of zoals het omlijst is door bomen en huizen. Tracht u daarbij voor te stellen dat u naar een schilderij kijkt, en bewonder de gelijkmatigheid, de rust, de teerheid van de tintovergang.

1) Elements of Drawing, 15, 35.

177. De veranderlijkheid der blauwe hemelkleur.

De tint van de blauwe hemel is van dag tot dag anders, al naar gelang van de mindere of meerdere hoeveelheid stof en

Fig. 138. Verstrooiing van het licht in de verschillende richtingen door korreltjes van toenemende grootte.

waterdruppeltjes die in de lucht zweven. Het gebruik van een cyanometer is voor dergelijke vergelijkingen onontbeerlijk.

Het diepste donkerblauw vertoont de lucht bij tijdelijke opklaringen tussen de regenbuien, in de wiggen van hoge druk. Daarentegen wordt de lucht witachtig, zodra de ijlste cirruswolken verschijnen, of 's zomers door stof (§ 172, 173).

[p. 235]

Vergelijk de blauwheid van de lucht met ‘de Italiaanse hemel’ gedurende uw vacantiereizen! Vergelijk de blauwheid der lucht in de tropen met die in Nederland!

Vergelijk de blauwheid op verschillende ogenblikken van de dag. Het blauwste is de lucht bij zonsopgang of zonsondergang,¹⁾ hetgeen begrijpelijk is, aangezien een punt bij het zenith dan tegelijk 90^o van de zon en 90^o van de gezichteinder verwijderd is (vgl. § 176).

Boven alles, o, de hemel zo kalm, zo doorschijnend na de regen, en met wondermooie wolken.
Walt Whitman: ‘Come up from the fields father.’

Kleine deeltjes verstrooien bij voorkeur violet en blauw licht, en wel ongeveer even sterk naar alle richtingen.
Grote deeltjes verstrooien alle kleuren even sterk (wit licht), en wel voornamelijk onder kleine hoeken (fig. 138).

1) Phys. Rev. 26, 497, 1908.

178. Wanneer is de lucht in de verte oranje? Wanneer groen?²⁾

Wij hebben gezien, dat bij onbewolkte lucht de hemel aan de kim dezelfde kleur moet vertonen als een blad wit papier, rechtstreeks door de zon beschenen. Het is dus duidelijk dat we tegen

Fig. 139. Als een groot deel van het landschap door een zware wolkenbank bedekt is, kan de gezichteinder een warm-oranje kleur vertonen.

zonsondergang, als de zon alles in een warm oranje gloed kleurt, ook deze zelfde tint overal langs de gezichteinder zullen zien verschijnen.

2) M. Minnaert, Hemel en Dampkring, 29, 1, 1931.

[p. 236]

Maar er zijn ook gevallen, waarin de verre kim zich lang vóór het ogenblik van de zonsondergang oranje kleurt. Een zware, donkere wolkenbank strekt zich uit over het gehele landschap, en alleen heel in de verte is er een lage strook, bij de gezichteinder, waar de zon schijnt (fig. 139). Dan heeft dit stukje van de hemel een verrassende, warm oranje kleur, waartegen zich de donkerzwarte silhouetten der verre boerenhofsteden aftekenen, en dat

Fig. 140. Samenstelling van het licht, ons toegezonden door een luchtvolumetje op verschillende toenemende afstanden van ons oog.¹⁾

zulk een bijzondere indruk maakt omdat al het overige van het landschap donker is.

De verklaring is de volgende. De lucht in de verte (afstand = x) wordt bestraald door zonlicht dat een weg X door de dampkring heeft doorlopen; op die weg is een klein breukdeel s per km verstrooid, zodat er nog een lichtsterkte e^-sXoverblijft. De beschouwde luchtdeeltjes verstrooien naar ons oog een breukdeel van het invallende licht, evenredig met s; en dààrvan bereikt weer een breukdeel e^-sx ons oog. Tenslotte is wat wij zien evenredig met se^-(X+x)s. Deze uitdrukking heeft een maximum voor gemiddelde waarden van s, maar wordt nul voor kleine en grote waarden.

1) Voor de berekening van deze figuur zijn de verstrooiingscoëfficiënten aangenomen welke voor de dampkring als geheel waargenomen zijn. Feitelijk had men die van de onderste dampkringslaag moeten aannemen.

[p. 237]

Anders gezegd: grote golflengten worden niet genoeg verstrooid door de zonbestraalde lucht; kleine golflengten daarentegen worden teveel verzwakt in de loop van de lange luchtweg. Uit de tekening fig. 140 ziet men hoe de kleurensamenstelling is van het licht, dat ons van luchtvolumetjes op 0, 8, 16 .... km afstand (X + x) bereikt. Het maximum, de kleur die ons met de grootste sterkte bereikt, verplaatst zich meer en meer van blauw naar rood, naarmate het verlichte deel van de lucht verder van ons verwijderd is. Bij X + x = 35 km is de kleur ongeveer groen, bij 45 km al oranje.

We zien hier dus tevens hoe de mooie groene kleur kan ontstaan die een deel van de lucht soms vertoont, bijvoorbeeld na een sneeuwbuit. Uit fig. 140 volgt, dat in die tint het groene bestanddeel slechts weinig overheerst over de andere kleuren, zodat de groene tint weinig verzadigd zal zijn - wat ook met de waarneming overeenstemt.

Die groene en oranje bestanddelen in het licht van de gezichteinder zijn er eigenlijk altijd, maar bij onbewolkte lucht mengen ze zich met het blauw der dichterbij gelegen deeltjes, en geven daarmee samen wit. De uitzonderlijke kleureffekten komen te voorschijn, zodra een deel van de lichtweg beschaduwd wordt; wanneer verschillende openingen in het wolkendek voorkomen, zijn zeer verschillende kleurschakeringen mogelijk.

179. Kleur van de lucht bij zonsverduisteringen.

Bij gedeeltelijke zonsverduisteringen is er gelegenheid op te merken, hoe de kleur van de hemel gewijzigd wordt door de schaduw van de maan, hoe anders ze is aan de zijde van waar de schaduw komt dan aan de zijde naar waar de schaduw beweegt.

Bij volledige zonsverduisteringen - (helaas, zó zeldzaam!) - is de kleurenpracht onvergelijkelijk veel groter. Aan de kant van de aankomende schaduw is de hemel donkerpaars, alsof er een onweersbui aan het optrekken was. Tijdens de totaliteit is de lucht in de verte warm oranje gekleurd, omdat wij daar delen van de dampkring zien buiten de totaliteitsgordel, welke nog beschenen worden door de rechtstreekse zonnestraling, en die nu dwars door een onbelicht gedeelte van de dampkring waargenomen worden (vgl. 178).

[p. 238]

180. Tegenwerpingen tegen de theorie van de blauwe kleur van de hemel.

Het is belangwekkend dat er tot heden toe nog enkele natuuronderzoekers zijn die het vraagstuk van de blauwe lucht als niet helemaal opgelost beschouwen.¹⁾ De tegenwerpingen zijn van tweeërlei aard; beide zijn ook met onze eenvoudige middelen te controleren.

1.	Op zeer zeldzame dagen, misschien nog niet éénmaal 's jaars, is de lucht mooi blauw tot aan de gezichteinder. Zulk een waarneming moet zorgvuldig vastgelegd worden aan de hand van normaalkleuren of met een cyanometer. Want dit mocht volgens de verstrooiingstheorie niet voorkomen: bij zò dikke lagen moest de lucht wit schijnen (vgl. § 176).
2.	In buitengewone omstandigheden ziet men bergen op afstanden van 150 km en meer. Dit zou volgens de verstrooiingstheorie onmogelijk zijn.

Wanneer men echter overweegt dat deze waarnemingen slechts een qualitatief karakter hebben; dat er correcties zijn aan te brengen vóór men er iets uit besluiten mag; dat de theorie op deze ingewikkelde optische verschijnselen slechts in vrij onvolkomen vorm is toegepast, - kan men niet zeer overtuigd zijn van het gewicht dezer tegenwerpingen tegenover de ontzaglijke hoeveelheid proefondervindelijke en theoretische bevestigingen.

1) J. Duclaux en R. Gindre, Bull. Obs. Lyon, 11, 5, 1929.

181. Polarisatie van het licht van de blauwe hemel (vgl. § 182).

Het licht van de blauwe hemel is vrij sterk gepolariseerd. Dit is gemakkelijk waar te nemen met een nicol, maar we kunnen ons ook behelpen met eenvoudiger hulpmiddelen,²⁾ bijvoorbeeld een glazen plaatje dat aan de achterzijde donker gemaakt is: als een lichtstraal dit glaasje treft onder een invalshoek van ongeveer 60^o met de normaal (‘polarisatiehoek’), is het teruggekaatste licht bijna geheel gepolariseerd, en wel zijn het de trillingen loodrecht op het invalsvlak die weerspiegeld worden.

We zullen nu onderzoeken hoe de hemel recht boven ons

2) Weldra zullen overal in de handel de polariserende films verkrijgbaar zijn, die men onlangs heeft uitgevonden (‘polaroid’).

[p. 239]

hoofd zich in het glaasje weerspiegelt, en we houden het daarbij een 20-tal cm boven ooghoogte, zodat de terugkaatsing ongeveer onder de polarisatiehoek gebeurt (fig. 141a). Draai u in deze houding achtereenvolgens naar de verschillende windstreken: terwijl het glaasje altijd hetzelfde punt boven uw hoofd weerspiegelt, merkt u op dat het spiegelbeeld helder is als u zich naar de zon toe en van de zon af keert, donker als u zich dwars op deze richtingen heeft gewend. Daaruit blijkt dus dat het licht van het zenith aan het trillen is loodrecht op het vlak zon - zenith - oog. Dit is inderdaad de algemene regel bij licht dat door heel kleine deeltjes verstrooid wordt.

Fig. 141. Onderzoek naar de polarisatie van het hemellicht.
a. bij het zenith, b. aan de gezichteinder.

Vervolgens onderzoeken we de weerspiegeling van de hemel bij de gezichteinder; steeds houden we ons glaasje zò, dat het licht onder de polarisatiehoek invalt en weerspiegeld wordt (fig. 141b). We bevinden, dat het spiegelbeeld helder is aan de kant van de zon en daartegenover, terwijl het donker is in de richtingen dwars daarop. De groter helderheid aan de zijde van de zon is niet verwonderlijk; maar de drie andere hemelstreken zien er voor het oog, zonder spiegelend plaatje, vrijwel even helder uit, en het verschil dat we bij spiegeling waarnemen is dus een echt polarisatieverschijnsel: de hemel aan de kim tegenover de zon zendt ons licht toe dat weinig gepolariseerd is, terwijl dwars op die richting de polarisatie sterk is en de trillingen vertikaal zijn gericht, dus weer loodrecht op het vlak zon - waargenomen punt - oog.

Men kan zich afvragen of de natuur niet soms zelf een dergelijke proef voor ons inricht. Het moet immers voldoende zijn de hemel te zien weerspiegelen in rustig water, om ook daar een

[p. 240]

donkerder gebied waar te nemen; we kijken onder een invalshoek van ruim 50^o naar het wateroppervlak, en keren ons naar de verschillende hemelstreken: bij lage zon moest het water aan de Noord- en Zuidzijde merkbaar donkerder lijken dan aan de Oost-, of Westzijde. Naar mijn ervaring gelukt deze waarneming soms, maar zelden; meestal is de hemel niet gelijkmatig genoeg van helderheid, of het water niet voldoende effen.

Overtuigender is, dat soms nauw zichtbare wolkjes in de weerspiegeling op het water duidelijker kunnen worden, omdat hun licht niet gepolariseerd is, en dus veel minder verzwakt wordt dan het gepolariseerde hemellicht.¹⁾ Hetzelfde is natuurlijk nog opvallender als men de hemel en de wolkjes bekijkt door een nicol of met een spiegelend plaatje donker glas. Men kijke liefst bij lage (westelijke- of oostelijke) zon naar een wolkje op 20 tot 40^o hoogte, in 't Zuiden of Noorden, waar het hemellicht het sterkst gepolariseerd is; de trillingen geschieden ongeveer loodrecht op de verbindingslijn van dit stuk van de hemel met de zon, dus vertikaal: in een glaasje dat voor ons op een tafel ligt, zien we het licht van dit punt van de hemel dus sterk verzwakt, en het wolkje wordt duidelijker.

Het echte instrument om de polarisatie van de lucht te onderzoeken is de polariskoop van Savart, een eenvoudig en toch uiterst gevoelig toestelletje. Maar aangezien weinig natuurliefhebbers dit bezitten, en de verschijnselen een geheel afzonderlijk gebied der meterologische optica vormen, zullen we slechts naar de litteratuur verwijzen.²⁾ Voor belangstellenden die reeksen stelselmatige waarnemingen willen doen is dit onderwerp buitengewoon aardig en veelzijdig.

Met een nicol is de polarisatie van de hemel gemakkelijk waar te nemen, als men hem eenvoudig om zijn as draait. De volgende methode is zeer gevoelig, maar alleen toepasselijk gedurende de schemering.³⁾ - Zoek een sterretje, zó zwak dat het net zichtbaar is, bekijk het door de nicol, en let op of de zichtbaarheid van het sterretje in bepaalde standen van de nicol groter is dan in andere. De methode berust op hetzelfde beginsel als onze hoger beschreven waarneming van de wolkjes: de ster is niet

1) Met. Zs. 6, 1889.

2) Fr. Busch en Chr. Jensen: Tatsachen und Theorieen der atmosphärischen Polarisation (Hamburg, 1911). - Plassmann, Ann. d. Hydr. 40, 478, 1912, met beschrijving van een quadrant die 75 Mk kost en toelaat alle waarnemingen uit te voeren. - Wetter, 34, 133, 1917.

3) C.R. 47, 450, 1858.

[p. 241]

gepolariseerd, en wordt duidelijker naarmate ze zich op een donkerder achtergrond aftekent; een verandering der zichtbaarheid verraadt dus een verandering van helderheid van de achtergrond, dus polarisatie.

Het is om dezelfde reden dat de nicol bij dag de zichtbaarheid van verre voorwerpen bevordert, mits men hem zó draait dat hij het verstrooide licht van de lucht tegenhoudt.¹⁾ Witte zuilen in de verte, vuurtorens, zeemeeuwen enz. worden duidelijker ten opzichte van de achtergrond. Dit lukt echter alleen op heldere dagen, want als er mist hangt is het licht van de grijze lucht niet merkbaar gepolariseerd. De invloed von de nicol is gewoonlijk het duidelijkst op 90^o van de zon.

Onderzoek met uw donker glaasje de polarisatie van een aantal punten van de blauwe lucht en tracht een overzicht te krijgen. Zou het gelukken, de gebieden van abnormale polarisatierichting boven de zon en boven haar tegenpunt waar te nemen? En wat is er te bereiken door de blauwe hemel te laten weerspiegelen in een tuinbol, en die weer met ons glaasje onder de polarisatie hoek waar te nemen?

1) H.N. Russell, Science, 63, 616, 1917.

182. De bundels van Haidinger.²⁾

Menig laboratoriumphysicus is ongelovig en verbaasd, als we hem vertellen dat we zonder enig hulpmiddel, met het ongewapend oog, kunnen waarnemen dat het licht van de hemel gepolariseerd is! - Enige oefening is daar echter voor nodig. Men bekijkt de weerspiegeling van de hemel in een glazen plaat onder de polarisatiehoek (§ 181), ten einde eerst met volledig gepolariseerd licht te oefenen. Nadat men een minuut of twee het spiegelbeeld der gelijkmatig blauw lucht heeft waargenomen, begint zich een zekere marmering te vertonen. Weldra bemerkt u in de richting waarin u toevallig kijkt het merkwaardige figuurtje dat men ‘de bundels van Haidinger’ noemt, en dat er ongeveer uitziet zoals fig. 142 aangeeft. Het is een geelachtige pluim, met aan beide zijden een blauw wolkje. De gele pluim blijkt in het invalsvlak gericht te zijn van het licht dat op de glasruit weerspiegeld wordt: die gele pluim staat dus altijd loodrecht op de richting der lichttrilling.

Reeds na een paar sekunden is het er niet meer; maar richt uw

2) Fr. Busch en Chr. Jensen, Tatsachen und Theorien der atmosphärischen Polarisation (Hamburg 1911). - Helmholtz, Physiologische optik, 3e uitgave, blz 2, 256.

[p. 242]

de ogen naar een naburig punt van de glazen plaat, dan ziet u het opnieuw!¹⁾ Het figuurtje onderscheidt zich maar heel weinig van zijn omgeving, en ik vermoed dat de oefening daarin bestaat, dat men dit zwakke contrast nog leert opmerken te midden van de onvermijdelijke onregelmatigheden van de achtergrond. Men oefent enkele keren per dag, telkens gedurende enige minuten; na een dag of twee onderscheidt men al vrij gemakkelijk de bundels van Haidinger bij het bekijken van de blauwe lucht, die toch slechts gedeeltelijk gepolariseerd licht uitzendt. Bijzonder

Fig. 142. De bundels van Haidinger: een merkwaardig figuurtje dat men aan de blauwe lucht kan zien, en dat de polarisatie aanwijst (de lichte pluim is geelachtig, de zijdelingse wolkjes zijn blauw.

duidelijk zie ik ze in de schemering, als ik naar het zenith staar: de gehele lucht is als het ware met een netwerk bedekt, en overal waar ik de blik naar richt, zie ik de kenmerkende figuur. Het is een echt genot, aldus zonder instrument de polarisatierichting te kunnen bepalen, en zelfs een schatting van de sterkte der polarisatie te verkrijgen. Meest altijd vindt men dat de gele pluim naar de Zon wijst, als men ze als boog van een grote cirkel verlengt; het verstrooide licht trilt dus in 't algemeen loodrecht op het vlak zon - luchtdeeltje - oog.

Duidelijker nog worden de bundels van Haidinger, als men de hemel in een tuinbol weerspiegeld ziet, terwijl men het beeld van de Zon met het hoofd bedekt (vgl. § 11).

In die omstandigheden bemerkt men ook in de nabijheid van

1) Heeft men een nicol tot zijn beschikking, dan bekijkt men daardoor een witte wolk of een gelijkmatig belicht wit vlak, draait de nicol, en tracht het figuurtje van Haidinger daaraan te herkennen dat het meedraait.

[p. 243]

de zon een klein gebied waarin de gele pluim niet naar de zon wijst, maar dwars daarop gericht is; de grens tussen het normale en het afwijkende gebied is als een soort schaduw te zien.

De bundels van Haidinger ontstaan, doordat de gele vlek van ons netvlies dichroïtisch is. Dat niet alle waarnemers de kenmerkende figuur op dezelfde wijze schijnen te zien, hangt ongetwijfeld samen met verschillen in de vorm en de bouw dezer gele vlek. Zo zijn er, die het blauwe gedeelte der figuur niet te zien kunnen krijgen.¹⁾ Soms ziet men het gele gebied samenhangend, soms het

Fig. 143. We zien de bundels van Haidinger niet altijd op dezelfde wijze: bij a. loopt het geel door, bij b. het blauw.

blauwe (fig. 143); twee beweringen staan hier tegenover elkaar:

A. De eerste indruk die men krijgt zou zijn dat het geel doorloopt; als het oog vermoeid wordt door te lang turen, verandert het beeld en ziet men het blauw doorlopen.²⁾

B. De kleur die doorloopt is altijd die welke loodrecht op de verbindingslijn der ogen staan. Kijkt men dus naar eenzelfde punt van de blauwe hemel, en draait men het hoofd 90^o, dan ziet men eerst de ene, dan de andere kleur doorlopen.³⁾ Bij de vluchtigheid van het figuurtje is het niet gemakkelijk zich daarover een eigen oordeel te vormen.

De bundels van Haidinger zijn veel duidelijker te zien met een groen of blauw glaasje voor het oog, terwijl ze met een rood of geel glaasje verdwijnen.⁴⁾

‘Soms, alleen blijvend in de zitkamer, laat ik onwillekeurig het boek rusten en kijk door de open balkondeur naar de sierlijk neerhangende takken der hooge berken, waarover reeds de schaduw van de avond neerdaalt, en naar de heldere hemel, die, als je aandachtig blijft kijken, ineens een soort geelachtig wazig vlekje vertoont dat daarna weer verdwijnt.’
L.N. Tolstoi, Kindsheid, blz. 360.

1) Busch - Jensen, t.a.p. blz. 22.

2) Haidinger, Ann. d. Phys. 67, 435, 1846.

3) Brewster, Ann. d. Phys. 107, 346, 1859. Blijkbaar hiermee in overeenstemming: A. Hofmann, Wetter, 34, 133, 1917.

4) Stokes, Papers, 5.

[p. 244]

183. Verstrooiing van het licht door nevel en mist.

Lichte morgennevel waar de zonneschijn in doordringt is heerlijk opwekkend en brengt een dichterlijke atmosfeer in het eenvoudigste landschap. Dichtere mist belemmert het uitzicht in de verte, maar geeft aan de dichtbije bomen en huizen een wazigheid die we gewoon zijn alleen bij voorwerpen in de verte waar te nemen; tegelijk treft ons dan de grote gezichtshoek waaronder zij ons verschijnen, waaruit we weer de indruk krijgen, dat die bomen en huizen wel zeer hoog zijn. Door deze combinatie van indrukken, die meestal niet eens tot bewustheid komt, geeft de mist aan de grote gebouwen de statigheid van reeksen paleizen, en verheft de toppen der torens tot in wolkenhoogte.¹⁾

Meestal zijn de voorwerpen die men door de mist ziet niet van kleur veranderd. De zon is veel minder helder geworden, maar nog altijd wit; de verre straatlantarens hebben geen merkbaar andere kleur dan de dichtbijzijnde. - Toch komen er ook andere gevallen voor; men ziet soms de zon, op aanzienlijke hoogte boven de gezichteinder, rood door de mist schijnen. Alles hangt natuurlijk van de grootte der mistdruppeltjes af: men ziet de lichtbron roodachtig, zodra de druppeltjes zo klein worden dat ze naderen tot de golflengte van 't licht, en dan bij voorkeur de blauwe en violette stralen verstrooien, terwijl de gele en rode meer ongehinderd doorgaan (§ 171).

't Smoort, het smuikt, het smokkelwedert

Hier en daar een plekke boenend,
Zit de zonne in 't duister veld;
rood, gelijk een oud versleten
stuk ongangbaar kopergeld.

G. Gezelle, Fiat Lux.

In zulke gevallen is de mist zelf wit, zeer bepaald veel witter dan de vaal-oranje zon: want hij wordt zowel verlicht door de verstrooide als door de doorgelaten stralen. Blauwachtig is zulk een zware mist niet, omdat het verstrooide licht misschien 99% van het invallende licht bedraagt, en dus in zijn geheel vrijwel wit moet zijn, ook al verstrooit elk volumeelementje bij voorkeur blauw.

Betrekkelijk grote druppeltjes, zoals die waaruit de mist bestaat, verstrooien het meeste licht naar voren, onder geringe

1) Vaughan Cornish, Geogr. Journ. 67, 506, 1926.

[p. 245]

hoeken met de oorspronkelijke invalsrichting (§ 177). - Vandaar dat een lichte nevel zoveel duidelijker zichtbaar is in richtingen in de omgeving der zon. De prachtige foto's van zonnige nevel in het bos zijn tegenlichtopnamen, waarbij de camera niet ver van de zon gericht was.

Bij wat zwaardere mist is het meest opvallende: ‘het lichamelijk worden’ der schaduwen (fig. 144). Als u nadert tot een boom, wiens stam door de zon beschenen wordt, ziet u uit de richtingen AW, BW zeer veel licht komen, omdat daar een aantal verstrooiende mistdruppeltjes zijn die de lucht als 't ware zelf-lichtgevend

Fig. 144. Het ontstaan van schaduwen achter een voorwerp in de mist.

maken. In de richting CW kijkt u door onbelichte lucht en ziet dus veel minder licht. Gaat u nu met het oog een weinig opzij tot in W', dan schuiven lichte en donkere delen van de mist over elkaar, de schaduw wordt onduidelijk; daarenboven zien we dan bijna geen licht uit de richtingen AW', BW' naar ons oog komen, omdat de verstrooiing onder deze vrij grote hoeken al niet merkbaar meer is (§ 177).

Zo hangt een schaduw in de ruimte achter elke tak, achter elke paal; en van die schaduwen merkt u niets, tot u zich vlak achter hen bevindt. Nog merkwaardiger is het schouwspel bij avond, als elke straatlantaren, elke automobiellamp de mist aan het lichten brengen en schaduwstrepen werpen achter elk voorwerp, die men echter alleen van de achterzijde ziet. Een wandeling door de mist is een waar optisch genot!

Soms kunt u de schaduwstrepen al zien van uit de dwarse richting: 's ochtends, in de lente, als de zonnestralen schuin over de daken der huizen vallen, en onze blik ongeveer langs de schaduwgrens gericht is, die zich zwakjes in de lucht aftekent.

Veel moeilijker waar te nemen is de terugverstrooiing door de mist. Hij moet uit fijne druppeltjes bestaan en toch dicht zijn; een felle lichtbron achter ons, een donkere achtergrond vóór

[p. 246]

ons. Soms is het voldoende 's avonds bij mist het raam te openen en een sterke lamp achter zich te hebben, om onze schaduw op de mist geprojecteerd te zien.¹⁾ Merk op: de schaduw valt niet op de grond; want zij is er nog, ook al staat de lamp iets lager dan uw hoofd. Laat uw ogen even wennen aan de duisternis buiten, bescherm ze met uw handen tegen zijdelings licht (fig. 145). De schaduw van uw armen op de mist is zeer verlengd, die van uw lichaam schijnt kegelvormig en reusachtig; alle schaduwstrepen convergeren naar de schaduw van uw oog, die tevens het tegenpunt van de lamp is. Om dit punt is een grote lichtschijn,

Fig. 145. ‘Het Spook van de Brocken’ op Hollandse mist!

die vooral duidelijk tot bewustzijn komt als u zich iets heen en weer beweegt. Het hele wonderlijke tafereel is niets anders dan wat men ‘het spook van de Brocken’ genoemd heeft, en dat bij mist en zon op die hoge bergtop zulk een grote indruk maakt. - Een fietser ziet soms even zijn schaduw op de mist, reusachtig vergroot, als een automobilist hem achterop rijdt en met zijn felle koplampen beschijnt; het is zelfs voldoende dat een tweede fietser zijn lantaren op het hoofd van den eersten richt, opdat deze het verschijnsel al zou waarnemen. - De lichtschijn en de daarin zich aftekenende schaduwen ontstaan, doordat de mistdruppeltjes een klein gedeelte van het licht terugverstrooien; al de bundels die naar de schaduw van ons oog schijnen te convergeren, zijn in werkelijkheid evenwijdig (of bijna evenwijdig) (vgl. § 191 en 217).

1) F. Richarz, Met. Zs. 25, 19, 1908.

184. Zichtbaarheid van regen- en waterdruppels.

Het is de moeite waard, bij een regenbui eens om ons heen te kijken, en op te merken in welke richtingen we de regen het

[p. 247]

duidelijkst zien vallen. Tegen de heldere hemel als achtergrond ziet men de druppels niet, noch tegen de grond, maar wel tegen huizen en bomen. Blijkbaar worden de druppels pas zichtbaar doordat ze het licht van zijn baan doen afwijken, licht brengen waar men duisternis zag; en blijkbaar doet een druppel de lichtstralen in hoofdzaak over vrij kleine hoeken afwijken, bv. tussen

Fig. 146. Zonlicht, dat fonkelt in regendruppels, wordt in allerlei richtingen teruggekaatst en gebroken. De verdeling van het licht over de verschillende afwijkingshoeken. (Gestippeld: het aandeel der teruggekaatste stralen)

0^o en 45^o. Hoe groter de verandering in de lichtsterkte van de achtergrond voor een klein richtingsverschil, des te duidelijker de druppels. Als de zon schijnt terwijl het regent, zien we bijzonder duidelijk hoe de druppels in de omgeving van de zon helder fonkelen: de zon is zòveel helderder dan de hemelachtergrond, dat elke druppel die de stralen breekt hier opvalt.

Merk op dat men bijna altijd de druppels als heldere parels tegen een donkere achtergrond ziet, en zelden donker tegen heldere lucht. Dat is een toepassing van het algemene beginsel, dat het oog getroffen wordt door verhoudingen van lichtsterkten, niet door verschillen (§ 64). Doet de druppel van het licht 100 een deel 10 afwijken, dan is dat zeer sterk vergeleken met een

[p. 248]

donkere achtergrond van bv. 5 lichteenheden; terwijl de vermindering van 100 tot 90 ternauwernood opvalt. - Toch kunnen we dikke druppels vlak bij ons als donkere dingetjes zien vallen, bv. van onze paraplu; of bij een zware bui zien we een zwarte arcering tegen de achtergrond van een heldere scheur tussen sombere regenwolken.

Dezelfde verschijnselen kan men waarnemen aan fonteinen, aan de druppelregen van een sproeimolentje in de tuin.

Door toepassing van de gewone optische wetten kan men gemakkelijk berekenen welk aandeel de aan het oppervlak teruggekaatste stralen en de door de druppel gedrongen, gebroken stralen aan de lichtverdeling van het tafereel hebben (fig. 146). Het blijkt, dat deze laatste verreweg de hoofdrol spelen, en dat ze inderdaad het licht slechts over tamelijk kleine hoeken doen afwijken, zoals wij al uit de rechtstreekse waarneming hadden besloten.¹⁾

1) Uitvoerige berekening bij Chr. Wiener, Nov. Act. Leop. 73, 106, 1900.

185. Zichtbaarheid van deeltjes die in de lucht zweven.

Voor al wat in de lucht zweeft geldt ongeveer hetzelfde als wij voor de waterdruppels hebben beschreven. Stofwolken zijn veel beter zichtbaar naar de zon toe dan van de zon af. Als er een horizontale laag van heiigheid over het landschap ligt, ziet men dit helderheidsverschil zeer duidelijk, op het ogenblik dat men bij het bestijgen van een berg of bij een ballontocht de bovengrens van de laag bereikt; op ongeveer 80^o van de zon ligt het overgangspunt, waar de laag ongeveer dezelfde helderheid heeft als de hemel.²⁾

Bij lichte mist plaatse men zich in de schaduw van een schoorsteen: de zon is omringd door een heldere aureool van licht, die men niet opmerkte zolang men door het felle zonlicht verblind werd; soms is die aureool rood omzoomd. Ook als er geen mist is, is een dergelijke zij het ook zwakkere lichtschijn om de zon zichtbaar, veroorzaakt door stof en waterdruppeltjes (§ 197).

Insekten die in de lucht zwermen ziet men als zwevende lichtvonken aan de zijde van de zon, terwijl ze in tegenovergestelde richting haast onzichtbaar zijn. - De baarden der roggearen, die hoog in de lucht opsteken, schitteren in prachtig purpergoud wanneer ze belicht worden door de lage avondzon, en men in

2) Met. Zs. 31, 257, 1914.

[p. 249]

de richting naar haar toe waarneemt. - Droge bladeren, stenen, takken schitteren overal als men naar de zon kijkt, weinig of niet in de tegenovergestelde richting.

Inderdaad wordt het licht aan de grenzen van een scherm slechts onder kleine hoeken afgebogen. Hetzelfde geldt voor terugkaatsing, breking of buiging door bolletjes, zolang die niet al te klein zijn (§ 177, 184). Onregelmatige voorwerpen kunnen enigszins door schermpjes of bolletjes benaderd worden.

186. Zoeklichten.¹⁾

Aan de bundel van een zoeklicht in de nacht zijn er verschillende belangwekkende waarnemingen te doen. Vooreerst moeten we bedenken dat de bundel onzichtbaar zou zijn, was het niet

Fig. 147. Het spoor van een zoeklichtbundel schijnt in een zeer bepaalde richting plotseling te eindigen. De verklaring wordt door de figuur gegeven.

door de stofjes en druppeltjes die in de lucht zweven en die door hem verlicht worden. De helderheid van de bundel geeft ons dus aanwijzingen omtrent de zuiverheid van de lucht.

Het lijkt verwonderlijk dat we de bundel zo plotseling zien eindigen, zelfs wanneer de lucht heel helder is, en er nergens een wolkenlaag hangt die als ‘scherm’ kan dienen. Verklaring: de waarnemer W ziet licht komen uit de richting AW, uit BW, uit CW, en van alle verder punten van de bundel; maar hoe ver die bundel zich ook moge uitstrekken, geen zijner punten zien we in een richting verder dan de richting DW, evenwijdig aan LC. Deze richting, waarin we hem zien ‘eindigen’ geeft dus nauwkeurig aan hoe de bundel in de ruimte gericht is. Dat er nog zoveel licht komt van zulke verafgelegen delen van de bundel is te verklaren, doordat de gezichtsstraal daar zo schuin door de bundel dringt, en dus door een zo dikke laag lichtverstrooiende

1) M. Minnaert, Hemel en Dampkring, 29, 89, 1931.

[p. 250]

stof heen kijkt; terwijl hij in de richting AW slechts een vrij korte weg door de verlichte lucht aflegt.

Stel u dicht bij de bundel en vergelijk de lichtsterkte onder een hoek van 45^o en van 135^o: de voorwaartse verstrooiing volgens A'W is veel sterker dan de terugwaartse verstrooiing AW. Toch zien we in beide gevallen dezelfde hoeveelheid lichtverstrooiende stof in de gezichtslijn, en de middellijn van de bundel is waarschijnlijk zo weinig anders in A dan in A' dat dit geen rol speelt. De verklaring is natuurlijk te zoeken in de asymmetrische verstrooiing der stofjes, die vrij groot zijn en dus vooral naar voren verstrooien (§ 177). De proef is nog zuiverder als men zich bij een vuurtoren bevindt, en dan twee bundels vergelijkt, op 't ogenblik waarop de ene schuin van ons af, de andere schuin naar ons toe loopt.

Enkele dezer waarnemingen kunnen al geschieden aan de bundel van een goede elektrische zaklantaren, mits de nachtelijke omgeving goed donker is. Met zulk een lantaren kan men aan anderen een bepaalde ster aanwijzen, zo duidelijk is ‘het uiteinde’ bepaald!¹⁾

1) Davis, Science, 76, 274, 1932.

187. Het zicht.²⁾

Waar men een vrij uitzicht heeft, kan men een reeks goed kenbare punten kiezen op toenemende afstanden, bv. fabriekschoorstenen of kerktorens van verre dorpjes, waarvan de afstand op een goede kaart af te lezen is. Nu bepaalt men dagelijks welk punt nog net zichtbaar is, en noemt de afstand daarvan: ‘het zicht’. Is het aantal beschikbare punten te klein, dan schat men het zicht naar de algemene indruk in een schaal van 0 tot 10. Deze grootheid is natuurlijk een uiterst ingewikkeld samenstel van allerlei faktoren, inzonderheid van de waterdruppeltjes en stofdeeltjes in de lucht, die vals licht verspreiden over de donkere partijen. Stel, het voorwerp kaatst een lichthoeveelheid A terug; de lucht ervóór B; de lucht erachter C; stel nog, dat van deze lichthoeveelheden, na verzwakking op de af te leggen lichtweg, hoeveelheden a, b, c ons oog bereiken. Dan is de zichtbaarheid van het verre voorwerp bepaald door a+b / b+c, en deze breuk is

2) J. Aitken, Proc. R. Soc. Edinburgh, 20, 76, 1883. Quart. Journ. 23, 20, 1897. - Das Wetter, 24, 252, 1907. - Ann. Hydr. 44, 1916. - Met. Zs. 38, 78, 19 en 42, 422, 192. - F.J.W. Whipple, Quart. Journ. 48, 85, 1922. - M.G. Bennett, Quart. Journ. 56, 1, 1930. - Naturwiss. 23, 253, 1935. En talloze anderen!

[p. 251]

het ook waarvan ‘het zicht’ afhangt. Vandaar dat het zicht niet alleen door de toestand van de dampkring gegeven is, maar dat het ook enigszins afhangt van de stand van de zon. Om deze invloed tot een minimum te herleiden, heeft men afgesproken als kenbare punten liefst donkere voorwerpen te kiezen, ongeveer 3 meter hoog, die gezien worden onder een hoek van ten hoogste 1^o. Het is zelden dat men geheel aan die eisen zal kunnen voldoen, maar zelfs dan is het zicht eigenlijk alleen goed vergelijkbaar voor voorwerpen in een zelfde hemelrichting.

's Nachts kiest men bepaalde lantarens op bekende afstand; of men bepaalt op hoeveel graden boven de gezichteinder een ster van de 1e grootte zichtbaar wordt. Deze bepalingen zullen natuurlijk niet geheel overeenstemmen met de bepalingen bij dag: de gemeten grootheid is eigenlijk een andere.

Talloze waarnemers hebben zichtwaarnemingen uitgevoerd, en hun resultaten statistisch verwerkt. De hoofdfaktor die het zicht bepaalt is wel de hoeveelheid stof die de wind meevoert; om de stofkernen slaat waterdamp neer, en de aldus gevormde druppeltjes verstrooien het licht. Daardoor is het begrijpelijk, dat naast het stofgehalte ook de vochtigheidsgraad van de lucht een grote invloed zal hebben: hoe vochtiger de lucht, hoe minder zicht. Stofvrije lucht en goed zicht krijgen we na een regenbui; of als een gebied van hoge druk net aankomt (dalende luchtstroom!); of in de smalle wigvormige maxima die men soms op de weerkaartjes tussen twee depressies ziet. Dat het zicht dikwijls goed is kort voor de regen, is best te begrijpen, als men bedenkt dat de wind veelal van een naburig regengebied naar ons toe waait en ons gezuiverde, stofvrije lucht brengt.

Aan onze kust brengt de zeewind zuivere lucht aan; de landwind, lucht die over dicht bevolkte streken is gegaan. Het is dus begrijpelijk dat daar de Westenwind helderder zicht zal meebrengen dan de Oostwind; die vergelijking moet echter wel bij gelijke vochtigheidsgraad gebeuren, dus bv. bij ongeveer gelijke verschillen tussen droge en natte thermometer.

- In een plaatsje in Schotland was het zicht wel 6 tot 9 maal zo groot als de wind van uit de bergen blies dan als hij over een sterk bevolkte streek was gegaan. De invloed van de vochtigheid blijkt daaruit, dat het zicht ongeveer 4 maal zo groot was bij een psychrometerverschil van 8^o dan van 2^o. Zeer aanschouwelijk wordt de voorstelling, als men op de kaart lijnen uitzet in de richting van waar de wind komt, en hun lengten geeft die evenredig met de zichtafstand zijn; dit doet men voor enige verschil-

[p. 252]

lende waarden van de vochtigheidsgraad, en vindt aldus een schaar krommen, die de gemiddelde doorzichtigheid der lucht van verschillende oorsprong aangeven. - Bij stakingen is het zicht ineens veel beter!

Verder geeft de statistiek, dat het zicht beter is bij krachtige wind; en beter in de zomer (Maart-October) dan in de winter. Het dagelijks verloop schijnt te rangschikken in een der volgende kategorieën:

's middags een minimum, 's ochtends en 's avonds groter .... convectietype;

afnemend in de loop van de dag .... naderend barometrisch minimum;

toenemend in de loop van de dag .... naderend barometrisch maximum;

onregelmatig schommelend.... randstoringen van golvende isobaren om een depressie.

Het is merkwaardig, hoeveel minder ver men ziet in een wolk of in een mistbank, dan in de regenbui waarin ze zich oplossen. En inderdaad, noem V het watervolume in de eenheid van luchtvolume; en verdeel V in druppels met middellijn d, dus met een volume van ongeveer d³. Er komen V / d³ druppels; iedere druppel schermt een oppervlak van ongeveer d² af, tezamen



. Hoe kleiner dus de druppels, hoe minder doorzichtig.¹⁾ Bij zware mist is V van de orde 10^-6, en bij stortregen merkwaardigerwijze ongeveer even groot; de druppeltjes mist hebben echter een middellijn van de orde 0,001 cm, de regendruppels 0,05 cm! Beschouw nu een zuil met doorsnee 1 cm² en lengte l; de druppels in die zuil zullen ongeveer de helft van het licht tegenhouden, indien Vl / d = 0,5. Voor mist wordt dus l = 5 m; voor regen, 100 m. Dit is de goede orde van grootte;²⁾ de geweldige invloed der fijne of grove verdeling is uit dit voorbeeld duidelijk te zien. Er zijn echter gevallen waarin het zicht gedurende een stortregen aanmerkelijk kleiner wordt: nl. als de druppels bij het treffen van de grond in fijne verdeling opspatten, en we op geringe hoogte boven de grond kijken. Wat weer klopt met onze redeneringen.

1) Dit gaat echter niet meer door, als d kleiner wordt dan de golflengte van 't licht; dit buigt dan om de druppeltjes heen.

2) Men kan gemakkelijk de redenering nauwkeuriger maken; vgl. § 54.

[p. 253]

188. Het ‘watertrekken’ der zon.

En zo gingen die twee in de richting der zinkende zonne,
Die zich diep achter wolken verborg en dreigde met onweer;
Dringend nu hier, dan daar, door de sluier, met gloeiende blikken,
Wierp zij over het landschap haar onheilspellende bundels.
Goethe, Hermann und Dorothea, VIII, 1.

In de frisse herfstmorgen straalt de zon, en dringt overal door de openingen van het gebladerte der bomen. Van op afstand zien we hoe de stralenbundels zich mooi evenwijdig in de nevelige lucht aftekenen. Maar komen we dichterbij, dan is het alsof diezelfde lichtbundels niet meer evenwijdig waren, en schijnen zij van één enkel punt uit te stralen: van de zon.

Een dergelijk verschijnsel kennen we nu ook op grote schaal. Als de zon verborgen is achter zware, losse wolken, en de lucht vervuld is van fijne nevel, ziet men dikwijls groepen lichtbundels van de zon uitschieten, hier en daar door de openingen tussen de wolken dringen, en hun weg aftekenen in de nevel, dank zij de verstrooiing door de neveldruppeltjes. Al deze stralen zijn in werkelijkheid evenwijdig (hun verlengingen gaan wel door de zon, maar die is zover weg dat ik wel van ‘evenwijdig’ spreken mag). Door het perspektief echter lijken ze ons van één punt uit te gaan, hun ‘vluchtpunt’ is de zon; net zoals de spoorrails die in de verte naar elkaar toe schijnen te lopen (Plaat XIVa).

Naarmate de wolken verschuiven, ziet men sommige lichtbundels sterker of zwakker worden, zich verplaatsen, enz. Soms is het wijde landschap overal met zulke bundels gevuld; andere malen is het één enkele wolk die de zon verbergt en een schaduw werpt.

Ook de maan kan dergelijke lichtbundels doen ontstaan¹⁾; maar bij die geringe lichtsterkte zijn de bundels alleen zichtbaar wanneer de dampkring sterk verstrooit. Dit zeer zeldzame verschijnsel maakt een onheilspellende, sombere indruk.

Waarom spreekt het volk in Duitsland van ‘watertrekken’? Stelt men zich voor, dat het water langs die bundels als langs kanalen naar de zon gezogen wordt? In Nederland zegt men wel: ‘de Zon staat op poten’, wanneer ze vrij hoog staat en de lichtbundels nogal steil naar beneden lopen. De Engelsen hebben de uitdrukking: ‘Jacobsladder of Engelenladders’.

Waarom ziet men de stralenbundels slechts onder tamelijk kleine afstanden van de zon, en zelden tot 90^o afstand bv.? - (vgl. § 177, 183, 184).

1) Met. Zs. 7, 1890.

[p. 254]

189. De schemeringskleuren.¹⁾

Toen 't eerste gele uchtend-rood
blonk boven wei en water.

J. Reddingius, Johanneskind.

De gewone man wil een zonsondergang gestoffeerd zien met purperen en gouden wolken, inwendig gloeiend met een diepe, warme kleur; hij wil er met kinderlijke voldoening een leeuw of een kameel in raden, een vlammend paleis en een fantastische vuurzee. De natuurkundige daarentegen tracht zijn waarnemingen te beginnen met het eenvoudigste geval: hij verkiest een geheel onbewolkte, heldere lucht. Hij onderzoekt fijne kleurschakeringen, onvatbaar tere tinten, overgangen tussen het blauw van de dag en de diepe donkerte van de nacht, die slechts met enige oefening zichtbaar worden, maar die altijd ongeveer in dezelfde opeenvolging terugkeren, en waarvan de ontwikkeling een groots natuurdrama vormt: het drama van de scheidende zon.

Waarom maken deze lichtverschijnselen zulk een indruk van oneindige avondvrede? Vergelijk ze met de regenboog, die opwekt en vreugde brengt. Hun stemming hangt blijkbaar samen met de zeer brede, in elkaar vloeiende kleurenbogen, met hun bijna horizontale gelaagdheid. Overal, in de bouwkunde van het landschap, brengt de horizontale lijn rust en bevrediging.

De aandachtige waarneming der schemeringskleuren kan ons inlichten omtrent de toestand van de hoogste dampkringslagen, ver boven de gebieden waar zich de wolken vormen; lagen, waarvan we bijna niets anders te weten komen dan wat de lichtverstrooiing ons leert. - October en November zijn de beste maanden om deze studie te beginnen. De duidelijkheid der verschijnselen is zeer wisselend; stof, heiigheid en vooral de rook van onze steden ontnemen hun de kleurenpracht. Men kijke dus herhaaldelijk! Om de fijne schemeringskleuren goed te zien, moet het oog voldoende uitgerust zijn; kijkt men ook nòg zo vluchtig naar de zon vóór haar ondergang, dan is men vooreerst te zeer verblind om het verdere verloop der schemering goed te kunnen waarnemen. Wie de oostelijke kant van de hemel wil bestuderen,

1) Uitgebreide litteratuur, o.a. samengevat in Pernter-Exner en in: P. Gruner en H. Kleinert, die Dämmerungserscheinungen (Hamburg, Grand, 1917). - Een zeer persoonlijk, prachtig boekje is: A. Heim, Luftfarben (Zürich, Hofer, 1912). - Een klassieke beschrijving van de schemering in onze gewesten, bij von Bezold, Ann. d. Phys. 123, 240, 1864. - Zie nog: P. Gruner, Met. Zs. 34, 415, 1917.

[p. 255]

mag niet teveel naar de zeer heldere westzijde kijken. Telkenmale dat men het oog laat uitrusten door even binneshuis te gaan, of een blik in een boek te werpen, zal men bemerken dat de schemeringsverschijnselen veel kleurrijker geworden zijn en zich verder uitstrekken dan men eerst dacht. Mijn raad is dus: begin eerst zonder teveel voorzorgen het algemene verloop der schemering na te gaan, en onderzoek daarna de bijzondere schoonheid van elk deel van de hemel.

Vergelijk dikwijls verschillende delen van de hemel met elkander, met behulp van een spiegeltje, dat u op armafstand voor u houdt: op het deel van de hemel, naar hetwelk u kijkt, projekteert u aldus een stukje uit een geheel andere richting.

Misschien zal het u moeilijk schijnen, iets van een vorm te zien in kleurverschijnselen die geheel en al vloeiend in elkaar overgaan. Het geheim is zeer eenvoudig: trek in gedachte aan de hemel lijnen van gelijke helderheid of van gelijke tint; die zijn het waarover in de beschrijvingen telkens gesproken wordt. Zo komt men er bijvoorbeeld toe, te zeggen dat de schemeringsverschijnselen zich in 't algemeen als gekleurde bogen ontwikkelen.

.... rijst in het Oosten het daglicht omhoog,
paalloos wassende zegeboog.

C. Verschaeve, Zeesymphonieën, I, 1.

Hier volgt nu de beschrijving van een typische zonsondergang in onze gewesten bij heldere hemel (fig. 148). Als de zonshoogte negatief opgegeven is, bedoelen we hoe diep ze beneden de gezichteinder zou staan indien men ze nog zien kon.

Zonshoogte 5^o; een half uur voor zonsondergang.

De hemel krijgt nabij de gezichteinder een warmgele of geelrode rand, geheel anders van kleur dan het gewone witachtige blauw dat wij daar in de dag zien. Boven de zon worden de horizontale strepen zwak zichtbaar, als een langwerpige, geelachtige kleurenband (door ‘strepen’ wordt alleen bedoeld, dat de lijnen van gelijke tint horizontaal lopen; niet, dat er scherpe grenzen zouden zijn). Daarboven, concentrisch om de zon, een grote, zeer heldere witachtige lichtvlek: de heldere lichtschijn, dikwijls omzoomd door een zwak aangeduide bruine ring.

Als er witte wolken bij de oostelijke horizon zijn, kleuren ze zich in zachtrode gloed; daarboven vertoont de hemel de bovenste tegenschemering: een gekleurde zoom van 6^o-12^o hoog, met de overgang naar oranje, geel, groen, blauw.

[p. 256]

Zonshoogte 0^o; Zonsondergang. Nu beginnen de schemeringsverschijnselen eigenlijk pas!

In 't Westen. - Langs de gezichteinder ligt de kleurenbank der horizontale strepen, van beneden naar boven witgeel, geel, groen gekleurd. Daarboven praalt de heldere lichtschijn, transparant wit, omzoomd door de bruine ring; hij bereikt een hoogte van wel 50^o.

In 't Oosten. - Bijna tegelijk met de zonsondergang begint zich de aardschaduw te verheffen; het is een zeer opvallend, blauwgrauw ‘segment’, dat geleidelijk over de purperen laag schuift, en meestal slechts tot een hoogte van een zestal graden boven de gezichteinder te volgen is. Soms zou men al lang vóór zonsondergang menen, dat men iets van die aardschaduw ziet, maar dat is eenvoudig een laag stof of neveligheid. Boven die aardschaduw, de kleurenzoom van de tegenschemering in volle pracht. Hoger: de heldere weerschijn van het westelijke licht, een uitgestrekte, diffuse verlichting.

Zonshoogte -1^o tot -2^o; 10 minuten na zonsondergang.

In 't Westen. - De horizontale strepen worden (van beneden naar boven) bruin, oranje, geel. De heldere lichtschijn met zijn bruine ring bereikt nog 40^o hoogte.

In 't Oosten. - De aardschaduw stijgt al hoger; in de aardschaduw hebben alle dingen een doffe, éénkleurige tint gekregen, min of meer groenblauw (subjektieve kontrastkleur! zie § 95). De tegenschemering ontwikkelt haar kleurenzoom, (van beneden naar boven) violet, karmijn, oranje, geel, groen, blauw. Daarboven de heldere weerschijn.

Zonshoogte -2^o tot -3^o; 15 tot 20 minuten na zonsondergang.

In 't Westen. - Nu ontstaat het belangwekkendste van alle schemeringsverschijnselen. Aan de top van de heldere lichtschijn, op ongeveer 25^o boven de gezichteinder, ontstaat een rozerode vlek; ze wordt snel groter en groter, maar haar denkbeeldig middenpunt glijdt tevens naar beneden, zodat ze zich als een steeds vlakker wordend segment ontwikkelt. Dit purperlicht straalt in wonderbaar zachte, doorschijnende tinten, meer rose en zalmkleurig dan eigenlijk ‘purper’. De horizontale strepen zijn matter van kleur geworden.

In 't Oosten. - De aardschaduw al hoger. De bovenste tegenschemering bereikt haar sterkste ontwikkeling. Daarboven de heldere weerschijn.

Zonshoogte -3^o tot -4^o; 20 tot 30 minuten na zonsondergang.

In 't Westen. - De heldere lichtschijn is nog 5^o-10^o hoog.

[p. 257]

Sterkere ontwikkeling van 't purperlicht: de grootste lichtsterkte op 15^o-20^o boven de gezichteinder, de bovenste grens ongeveer op 40^o hoogte.

Zonshoogte -4^o tot -5^o; 30 tot 35 minuten na zonsondergang.

In 't Westen. - Sterkste ontwikkeling van het purperlicht; gebouwen die naar 't W. gekeerd zijn, worden met purpergloed overgoten, de bruine aarde heeft een warme tint gekregen, ook de stammen der bomen (berken!). Te midden van de stad, in nauwe straten waar men de westelijke horizon niet ziet, kan men aan de algemene belichting der gebouwen duidelijk merken dat het purperlicht aan 't stralen is. Vooral niet te lang naar de Westhemel kijken! In de kamer blijven, en slechts af en toe naar buiten gaan om waar te nemen.

In 't Oosten. - In de aardschaduw stijgt soms een bleke, vleesrood getinte zoom op: de onderste tegenschemering; hij ontstaat doordat nu het purperlicht in plaats van de zon zelf het Oosten belicht. Dit verschijnsel is in ons klimaat slechts zelden waarneembaar.

De sterren van de 1e grootte zijn zichtbaar geworden.

Zonshoogte -5^o tot -6^o; 35 tot 40 minuten na zonsondergang.

In 't Westen. - De heldere lichtschijn is verdwenen. Nu begint het purperlicht weg te zinken; blijkbaar vermengt het zich met de horizontale strepen, want deze worden helderder, oranjekleurig.

In 't Oosten. - De grens van de aardschaduw is helemaal vervaagd. Als er een onderste tegenschemering is, ziet men daaronder een tweede zwakke aardschaduw oprijzen op het ogenblik dat het purperlicht verdwijnt.

Zonshoogte -6^o tot -7^o; 45 tot 60 minuten na zonsondergang.

In 't Westen. - Het purperlicht verdwijnt, er blijft nog een blauwachtig witte lichtschijn, de schemeringsschijn, die 15^o-20^o hoog reikt. De horizontale strepen kleuren zich oranje-geel-groenig. Door de verdwijning van het purperlicht krijgen we de indruk dat de belichting van het landschap snel afneemt; lezen wordt moeilijk, ‘de burgerlijke schemering’ is ten einde.

Zonshoogte -9^o.

In 't Westen. - De schemeringsschijn bereikt nog 7^o tot 10^o.

In 't Oosten. - De onderste tegenschemering is verdwenen, er blijft alleen een laatste, zeer zwakke weerschijn.

Het donkerste punt van de hemel bevindt zich nu nabij het zenith, iets naar het Westen toe.

[p. 258]

Fig. 148. De kleuren van de lucht bij zonsondergang en heldere hemel. De getallen geven aan hoe hoog de zon boven of beneden de kim staat.

[p. 259]

Zonshoogte -12^o.

In 't Westen. - De horizontale strepen zijn zeer verzwakt, vaal groenig. De groenblauwe schemeringsschijn nog 6^o hoog.

Zonshoogte -15^o.

In 't Westen. - Schemeringsschijn nog 3^o-4^o hoog.

Zonshoogte -17^o.

In 't Westen. - Schemeringsschijn verdwenen.

Sterren van de 5e grootte worden al zichtbaar. Dit ogenblik is vrij scherp te bepalen, het is veranderlijk volgens het jaargetijde en van dag tot dag. ‘De astronomische schemering’ is ten einde.

Zoals de schapen van de heide, laat
Door 't groene avondlicht gaan ....

H. Gorter, Mei, blz. 23.

Opmerking over het purperlicht. -

De sterkte van het purperlicht is zeer veranderlijk van dag tot dag. De aanwezigheid van heel ijle, hoogzwevende wolkensluiers kan het in hoge mate versterken; het ontwikkelt zich dikwijls opvallend mooi wanneer na een lange reeks regendagen het weder voor 't eerst opgeklaard is. Gemiddeld is het in nazomer of herfst sterker dan in lente of zomer. Het purperlicht is weinig gepolariseerd, terwijl de omringende delen van de hemel het juist sterk zijn: de proef met de bundels van Haidinger is al voldoende om dit verschil aan te tonen (§ 182).

De ontwikkeling welke het in de loop van de schemering vertoont, is niet altijd die welke wij geschetst hebben. Het kan op een van de volgende wijzen ontstaan¹⁾:

1.	uit de bruine ring die de heldere lichtschijn omzoomt;
2.	uit de heldere lichtschijn zelf, die van geel in rose en purper overgaat;
3.	uit de tegenschemering, die stijgt, min of meer onzichtbaar over 't zenith heen gaat, het Westen bereikt en daar zichtbaar wordt;
4.	uit fijne cirruswolkjes die door de reeds ondergegane zon verlicht worden;
5.	uit een purperen vlek, die zich aan de bovenkant van de heldere lichtschijn vormt en uitbreidt. Dit laatste is het klassieke niet zo heel veel voorkomende geval, dat we in de tekst beschreven hebben.

1) Gruner, Beitr. z. Phys. d. freien Atm. 8, 1, 1919.

[p. 260]

Fig. 149. Samenvattende tabel, de ontwikkeling der verschillende schemeringsverschijnselen voorstellend.

Ik zou iederen leerling, die zijn kleurenzin ontwikkelt, willen vragen om elke morgen een kwartier voor te behouden voor het waarnemen van de zonsopgang. Hij zal bevinden dat zijn gedachten gedurende de rest van de dag er rustiger en reiner van worden.

Ruskin, The Ruskin Art Collection, XXI, 106.

Als het ook maar enigszins mogelijk is, mis dan nooit het schouwspel van zonsondergang en dageraad.

Ruskin, The Laws of Fesole, XV, 362.

190. Metingen aan schemeringsverschijnselen.

Gemakkelijk te meten is de hoogte van de aardschaduw (vgl. de methoden § 235). Zet die hoogte grafisch uit als funktie van de tijd: de aardschaduw stijgt eerst ongeveer even snel als de zon daalt; daarna 2, zelfs 3 maal zo snel.¹⁾ De hoogte boven de

1) Over de theoretische verklaring van de snelheid waarmee de aardschaduw opstijgt zie men Pernter-Exner. Vooral niet raadplegen: H. Dember en M. Uibe, Ann. d. Phys. 62, 517, 1920.

[p. 261]

horizon waarop de aardschaduw verdwijnt geeft onmiddellijk een indruk van de reinheid van de lucht, het is een scherp reagens op de geringste troebelheid: hoe meer stofdeeltjes, hoe eerder de schaduw onzichtbaar wordt.

Moeilijker zijn de metingen aan de heldere lichtschijn en aan het purperlicht. Behalve dat het oog telkens uitrusten moet, dient men te bedenken dat alle donkere silhouetten tegen de achtergrond van de hemel kontrasteffekten zouden geven en dus te vermijden zijn; het is verrassend, hoe alleen al het uitsteken van een latje, van een potlood, invloed heeft op de plaats waar wij de grens van het purperlicht schatten. De beste methode is het vergelijken van de hoogte met bomen of torens in het landschap.

Het is de moeite waard hier aan te stippen, dat metingen van de helderheid van de hemel hebben aangetoond, dat het purperlicht volstrekt niet in een toenemen van de helderheid bestaat, maar in een langzamer afnemen voor een bepaald deel van de hemel dan voor de omringende delen. Zo komt er dan een maximum van de relatieve helderheid tot stand; en ons oog krijgt de indruk dat zich hier nieuwe straling ontwikkelt. Ook de gewijzigde kleur is toe te schrijven aan het langzamer afnemen in bepaalde golflengten dan in andere.

Na het wegzinken van het purperlicht is de beweging van de schemeringsschijn belangwekkend. De bovenste begrenzing ervan is eigenlijk het laatste stadium van de aardschaduw, die over het zenith heen is gegaan, en nu aan de Westzijde verschijnt. Ze daalt eerst zeer snel, dan langzamer en langzamer.

191. Schemeringsstralen.

Als de dagbruid zich baadt, en voor 't schuchter gelaat

Een waaier van vlammen ontplook.

Perk, Iris.

De roosvingerige dageraad.

Homeros.

De schemeringsverschijnselen krijgen een zeer bijzondere schoonheid, als er achter de westelijke horizon enkele wolken verborgen zitten, wier schaduwstrepen zich dan als een reuzenwaaier over de avondhemel uitstrekken. Zij stralen uit van het denkbeeldige punt onder de horizon waar zich de zon bevindt, geheel op de wijze van het ‘watertrekken’¹⁾; maar ditmaal is de hemel zeer helder, en nu zien wij hoe de donkere bundels zich vooral aftekenen op de plaats van het purperlicht, waartegenover zij door hun blauwgroene kleur bijzonder goed uitkomen, te

1) Vgl. § 188.

[p. 262]

meer, omdat het oog hier nog een subjektief kleurkontrast aan toevoegt. De schemeringsstralen tonen ons hoe de hemel er zou uitzien als de purperen verstrooiing ontbrak; nu bemerken we pas hoe ver zich het purperlicht eigenlijk uitstrekt! Meer dan eens kan men de schemeringsstralen niet alleen aan de zijde der ondergaande zon waarnemen, maar ook daartegenover aan de oostelijke hemel, en wel op de purperen achtergrond van de tegenschemering, waar zij in het tegenpunt van de zon bijeenkomen.

Fig. 150. Schatting van de afstand der wolken, die schemeringsstralen veroorzaken.

Als men schemeringsstralen ziet, verzuime men dus nooit, even naar de Oosthemel te kijken. Een nauwkeurige waarneming leert, dat de schemeringsstralen aan Oost- en Westhemel precies twee aan twee met elkaar overeenkomen: het zijn blijkbaar dezelfde stralen, die eigenlijk over het gehele uitspansel dóórlopen, maar die nabij de uiteinden het best te zien zijn. Soms is het werkelijk mogelijk, de strepen over heel hun weg te volgen, als grote bogen die aan hun uiteinden convergeren. We kennen die lijnen wel, en weten dat het evenwijdige lijnen zijn, die slechts door gezichtsbedrog gewelfd schijnen (§ 108).

Alleen daar waar verstrooiende deeltjes in de lucht zweven worden de schemeringsstralen zichtbaar. Bij het ‘watertrekken’ van de zon tekenden zij zich af in de lichte nevel; bij het purperlicht, in de veel ijlere stofjes die dit schemeringsverschijnsel veroorzaken. In schemeringen zonder purperlicht ontbreken ook de schemeringsstralen, en zij vertonen zich nooit tegen de groenige delen van het uitspansel. Daarentegen kunnen ze nog lang zichtbaar blijven nadat het purperlicht reeds met de horizontale strepen versmolten is: wel een bewijs dat eerstgenoemd lichtverschijnsel er nog altijd is, en nog een merkbare bijdrage tot het licht van de Westerhemel levert.

[p. 263]

Dat de schemeringsstralen beter zichtbaar zijn in de buurt van hun convergentiepunten dan loodrecht daarop, is eigenlijk hetzelfde feit alsdat de schemeringsverschijnselen sterker zijn in het Oosten en in het Westen dan daar tussenin. En dit volgt zelf weer uit de verstrooiingswet (vgl. § 183).

We kunnen nog een schatting maken van de afstand waarop de schaduwwerpende wolk van ons verwijderd is.¹⁾ Als die wolk op de aarde rustte, zou de schemeringsstraal ontstaan op het ogenblik dat de zonnestralen daar aan het aardoppervlak raken. Wanneer de schemeringsstraal dus zichtbaar is op het ogenblik dat de zon een hoek α onder de horizon staat, weten we dat de afstand van de wolk tot ons oog αR bedraagt (R =straal der Aarde). Bevond de wolk zich echter in W op een hoogte h, dan ziet men uit fig. 150 dat haar afstand tot de waarnemer O alle waarden hebben kan tussen R(α-β) en R(α + β), naarmate de zon in richtingen tussen Z₁ of Z₂ staat, waarbij



of bij benadering



. Stel dus dat wij een schemeringsstraal waarnemen een half uur na zonsondergang, dus bij een zonnestand onder de horizon α = 4^o. De soort wolken die dit verschijnsel veroorzaken komt stellig niet hoger dan 5 km voor, dus is β op zijn hoogst



= 1/25 rad of 2^o,3. Bijgevolg komen α - β en α + β overeen met 1,7^o = 0,03 en 6^o,3 = 0,11; de afstand der wolk ligt dus tussen 190 en 700 km. Zo kan men begrijpen dat dergelijke schemeringsstralen soms verschijnen, wanneer de lucht voor ons geheel onbewolkt is.

1) Wetter, 9, 1892.

192. De verklaring van de schemeringsverschijnselen. (fig. 151).

Wij stellen ons de zonnestralen voor bij zeer lage zon; ze leggen een grote afstand af door de dampkring en kleuren zich roder en roder naarmate de lichtverstrooiing aan de luchtmolekulen de violette, blauwe en groene stralen wegverstrooit. Zo krijgt de ondergaande zon haar koperrode kleur; en als ze achter de ge-

[p. 264]

zichteinder verborgen is, verlichten haar stralen nog de luchtlagen boven ons hoofd. De onderste lagen zijn het dichtst en verstrooien het meest, de hogere lagen worden ijler en ijler en verstrooien minder en minder. Bevinden we ons in O₁ en kijken we naar boven, in de richting O₁A, dan is de laag weinig dik, en daarenboven verstrooien de luchtmolekulen niet veel licht onder 90^o: bij het zenith zal het dus donker zijn. Daarentegen zien we veel verstrooid licht in de richtingen O₁B en O₁C, omdat onze blik dan een lange weg door de belichte laag aflegt. Het licht dat van de richting B komt zal het sterkste zijn, omdat zich bij de luchtverstrooiing

Fig. 151. De verklaring der schemeringskleuren.

nog de stralen voegen, die onder kleine hoeken verstrooid zijn door de grotere stofjes en druppeltjes. Zo begrijpen we het ontstaan van de horizontale strepen, waarvan de richting overeenkomt met de gelaagdheid van de grotere deeltjes; anderzijds is ook de tegenschemering in de richting O₁C verklaard, die van blauw over groen en geel in rood overgaat naarmate wij de blik laten dalen, tot hij tenslotte door lagen gaat, zo dicht en zo uitgestrekt, dat ze alleen nog door de rode stralen verlicht worden. Nog lager, in de richting O₁D, zouden we geen licht zien, want daar strekt de aardschaduw zich uit, was het niet dat de voorwerpen die zich daar bevinden een zwakke diffuse verlichting van alle kanten van de hemel krijgen, waarbij alle tegenstellingen verdwijnen. Enige tijd later bevinden we ons in O₂, en verdwijnt voor ons de rode zoom der tegenschemering, als n.l. de blik een grotere hoek maakt met de richting der zonnestralen, en niet rakelings meer langs het scheidingsvlak van belichte en onbelichte lucht kan gaan: de lichtstraal uit E brengt niet genoeg licht meer aan, terwijl een steiler verlopende straal uit F evenveel blauw als geel of rood aanbrengt. De grens van het belichte deel van de dampkring wordt dus voortdurend minder scherp en minder gekleurd.

[p. 265]

Nog later zijn de verlichte dampkringslagen zoveel steiler gaan hellen, dat we aan de westelijke kant van de hemel ook geen roodkleuring meer zien. We moeten ons nu den waarnemer in O₃ denken. De grens E van de verlichte dampkring, die eerst als grens van de aardschaduw was opgestegen aan de Oostkant, is hoger en hoger gekomen, is (onzichtbaar) het zenith gepasseerd, en verschijnt nu voor ons weer aan de Westzijde: want de blik die naar E gericht is vormt weer een kleinere hoek met het scheidingsvlak belicht-onbelicht; daarenboven gaat de verstrooiing aan grote deeltjes onder kleine hoeken weer een rol spelen; en tenslotte is het gehele landschap zoveel donkerder geworden, dat reeds een geringe lichtsterkte opvalt. Vandaar dat we nu weer E terugvinden als bovenste grens van de schemeringsschijn.

Tenslotte hebben we nog het purperlicht te verklaren.¹⁾ Het is gebleken dat dit alleen gaat, door aan te nemen dat er tussen 10 en 20 km hoogte een laag ST van zeer fijne stofdeeltjes voorkomt. De bundel lichtstralen die deze laag verlicht, is afkomstig van de reeds onder de horizon gedaalde zon: hij is dus sterk rood gekleurd in zijn onderste delen, waar hij door de langste en dichtste luchtlagen gegaan is. Het gedeelte SR van de laag draagt dus het meeste bij tot het verschijnsel van het purperlicht. Het opmerkelijke is echter, dat de lichtverstrooiing van SR alleen gezien wordt door de waarnemer in O₂, en niet door die in O₁ (welke haar in het Oosten zou moeten zien). Dit is dus een bewijs dat de lichtverstrooiende stofjes aanzienlijk groter dan de luchtmolekulen zijn, en voornamelijk het licht naar voren verstrooien (vgl. § 183). Telkenmale als we 's avonds het purperlicht zien ontstaan, moeten we ons voorstellen dat we nu in de gunstige verstrooiingskegel zijn gekomen.

1) P. Gruner, Helv. Phys. Acta, 5, 351, 1932.

193. Is er verschil tussen de ochtend- en de avondschemering.

Zo weinig, dat men niet in staat is werkelijk typische verschillen aan te geven. Van belang is, dat het oog 's ochtends goed uitgerust is en de lichtsterkte steeds ziet toenemen, zodat het gevoeliger is voor de schemeringsverschijnselen dan 's avonds. In 't algemeen zijn de verschijnselen 's avonds rijker aan kleuren,

[p. 266]

vooreerst doordat er dan wat meer waterdamp in de lucht is, en doordat de lucht dan wat meer turbulent is en meer stofdeeltjes bevat dan 's ochtends.

194. ‘Het donkerste uur komt even voor de dageraad.’¹⁾

Denning, de beroemde waarnemer van vallende sterren, gelooft dat dit Engelse spreekwoord letterlijke waarheid bevat. Even vóór het krieken van de dag schijnt het hem dat voorwerpen verdwijnen, welke tot hiertoe goed zichtbaar waren; een zenuwachtig gevoel komt over hem.

Inderdaad vindt men in de meetreeksen wel eens grillige schommelingen, maar die zijn te veranderlijk en te zwak om hun een werkelijke betekenis te kunnen toekennen. Ik vermoed, dat de eerste ochtendklaarte wellicht de goede aanpassing van het oog verstoort, en toch te zwak is en tot een te klein gedeelte van de hemel beperkt om merkbaar te kunnen verlichten.

1) M.W.R. 42, 503, 1914.

195. Morgen- en avondrood als weervoorspelling.²⁾

Als het avond geworden is, zegt gij: Schoon weder, want de hemel is rood.
En des morgens: Heden onweder, want de hemel is droevig rood.
Gij geveinsden! het aanschijn des hemels weet gij wel te onderscheiden, en kunt gij de teekenen der tijden niet onderscheiden?

Matth. XVI: 2-3.

Een modern statistisch onderzoek heeft inderdaad aangetoond dat deze zo oude en zo verspreide voorspellingsregel in de meerderheid der gevallen uitkomt. De verklaring verschilt enigszins van geval tot geval. Bij hoge druk en mooi weer is er 's ochtends bijna altijd lichte nevel, en men ziet dus geen morgenrood; 's avonds is de lucht zuiver, en men ziet het purperlicht.

Als bij zonsondergang de westelijke hemel bleekgeel is, vaal, druilerig, geldt dit als aankondiging van regen en storm.

Uw zon zinkt weenend in 't laag Westen neer,
En kondigt wee en storm aan en boos weer.

Shakespeare, Richard II, Act II, Sc. 10.

2) A.H. Borgesius, Hemel en Dampkring, 17, 145, 1920.

[p. 267]

196. Storingen in 't normale verloop van de schemering.

De schemeringsverschijnselen zijn een uiterst fijn reagens op de zuiverheid van de hoge luchtlagen. De buitengewoon kleurrijke zonsop- en ondergangen in de jaren 1883-1886 waren een rechtstreeks gevolg van de aanwezigheid van fijnverdeelde vulkanische as, die bij de uitbarsting van de Krakatau in Nederlands-Indië hoog in de lucht geslingerd werd, en zich in de loop van enige maanden om de hele aardbol verspreidde. Maar reeds voor die tijd en ook daarna zijn er herhaaldelijk kleinere optische storingen geweest, die men meestal met vulkanische uitbarstingen in verband heeft kunnen brengen:

1831, Pantellaria bij Sicilië; - 1902 tot 1904, Mt. Pelée; - 1907 tot 1909, Sjadutka op Kamtsjatka; - 1912 tot 1914, Katmai in Aljaska. Telkens als er een flinke uitbarsting van de Vesuvius of de Etna geweest is, kan men abnormale schemeringsverschijnselen in onze streken verwachten, maar het duurt gewoonlijk ruim een week eer de fijnverdeelde as zich tot hier heeft uitgebreid.¹⁾

Het schijnt zeer waarschijnlijk, dat een sterke ontwikkeling van de vlekken en protuberansen op de zon insgelijks tot storingen in de schemeringsverschijnselen aanleiding geeft, waarschijnlijk omdat de elektronen, ionen en atomen die de Zon dan uitzendt, tot de ionisatie in onze dampkring aanleiding kunnen geven. Dergelijke maxima zouden te verwachten zijn omstreeks 1938 en 1949.

Een derde storingsoorzaak is opgemerkt, toen de Aarde op 18/19 Mei 1910 door de staart van de komeet van Halley is gegaan: de prachtige schemeringsverschijnselen schenen er op te wijzen, dat stofdeeltjes van de staartster in onze dampkring waren overgegaan (§ 167). Even opvallend waren de verschijnselen, toen de Aarde in 1908 getroffen werd door een groot meteoorblok, dat in de verlaten vlakten van Noord-Siberië neerkwam.

De voornaamste optische verschijnselen waaraan men het optreden van een storingsperiode kan herkennen zijn de volgende.

1.	De ‘ring van Bishop’: de zon staat heel de dag in het midden van een glanzende, blauwachtig witte schijf, die zelf door een roodbruine ring omzoomd is.^2) Het helderste deel van de ring heeft een straal van de orde van 15^o. Bij zeer lage Zon vervormt hij zich tot een soort driehoek met horizontale

1) A.N. 220, 15, 1923.

2) Dorno, Met. Zs. 34, 246, 1917.

[p. 268]

	basis. Dat deze ring zeer hoog in de dampkring ontstaat, blijkt uit het feit, dat men er cirruswolken onderdoor kan zien trekken.
2.	Een dergelijke koperrode ring is soms ook om het tegenpunt der Zon waar te nemen, zijn straal is ongeveer 25^o.^1)
3.	Het blauw van de hemel is troebel, witachtig; als de Zon laag staat, is ze dofrood, want ze schijnt door een laag heiigheid. De sterren van de 6e en zelfs van de 5e grootte zijn niet meer te zien.^2)
4.	Abnormaal weinig halo's.^2)
5.	Abnormaal heldere nachten.
6.	Abnormaal sterk, vurig purperlicht.
7.	Napurperlicht. Dit is een wijziging in 't verloop der schemering. Als het purperlicht weggezonken is, en de Zon reeds 7-8^o onder de kim staat, verschijnt een zwakke, rood-violette lichtschijn op dezelfde plaats waar het purperlicht ontstaan was, ontwikkelt zich op dergelijke wijze, en zinkt weg wanneer de Zon 10^o-11^o onder de gezichteinder staat.
8.	Ultracirren (vgl. § 198).
9.	Lichtende nachtwolken.
10.	De Maan ziet er groenachtig uit.^3)

De sterkste dezer verschijnselen vallen ook den oningewijde op. Maar de fijne onderscheidingen, die maken dat geen twee Zonsondergangen aan elkaar gelijk zijn, en die een scherp herkenningsmiddel zijn voor de geringste optische storing, kunnen slechts na lange oefening waargenomen worden.⁴⁾

1) Hemel en Dampkring, 10, 156, 1913.

2) Nat. 91, 681, 1912.

2) Nat. 91, 681, 1912.

3) Ann. Soc. Met. France, 53, 1903.

4) Voorbeeld van uitvoerige bestudering ener reeks storingen met behulp der schemeringsverschijnselen: C. Dorno, Abh. preuss. Met. Instit. 5, 1917.

197. De lichtschijn om de Zon.⁵⁾

Als we ons zo plaatsen dat de rand van een dak de Zon voor ons bedekt, dan zien we dat er zich een lichtschijn aan alle kanten om de Zon uitstrekt, geleidelijk zwakker wordend bij toenemende afstand. Hij is ook goed waar te nemen als u in een tuinbol kijkt, van een paar meter afstand, en met uw hoofd het zonnebeeld bedekt. Sommige waarnemers beweren dat hij uit twee onderdelen bestaat: a. een zilverwitte schijf, van ongeveer 2^o-5^o straal,

5) J. Maurer, Met. Zs. 32 en 33, 1915-1916. - Wetter, 33, 275, 1916. - A.N. 201 en 203, 1915-1916.

[p. 269]

nogal veranderlijk, vooral 's namiddags opkomend; b. een veel groter lichtschijn, met een straal van wel 30^o-40^o, bijna nooit ontbrekend, en bij de schemering overgaand in ‘de heldere lichtschijn’. Anderen onderscheiden een geelachtig witte ‘aureool’ van ¼^o-2^o straal, een blauwachtig witte ‘krans’ van 2^o-5^o, een ‘middenste schijf’ van 15^o-23^o, een ‘inwendige schijf’ van 10^o-40^o, een ‘uitwendige schijf’ van 25^o-70^o. De afmetingen zijn sterk afhankelijk van de zonshoogte en variëren van dag tot dag. Het schijnt bijvoorbeeld dat als de Zon zeer laag staat, minder dan 2 ^o boven de horizon, een soort aureool van vaalgele stralen om het hemellichaam optreedt. Komt ze nog lager dan 1^o boven de kim, dan verdwijnt deze stralenkrans weer.¹⁾

Een exakte fotometrie van het licht om de Zon is zelden uitgevoerd. Waarschijnlijk is hetgeen men als een ‘ring’ ziet, eenvoudig een iets langzamer afneming van de lichtsterkte, die anders geleidelijk daalt bij toenemende afstand van de Zon. Dit verstrooide licht ontstaat stellig door buiging van het zonlicht, aan stofdeeltjes, waterdruppeltjes of ijskorreltjes, maar die alle voornamelijk onder kleine hoeken verstrooien (§ 183). Doordat ze allerlei grootten hebben, overdekken de verstrooiingsaureolen en kransen elkaar, en is er nauwelijks sprake van kleuren. De veranderlijke helderheid en lichtverdeling in deze lichtschijn is een maatstaf voor de zuiverheid der lucht, zodat het zeer de moeite waard is die te blijven waarnemen. Zij verraden onmiddellijk het optreden van de optische storingen van de dampkring, en staan in nauw verband met de schemeringsverschijnselen.

Wanneer er vulkanische as in de lucht zweeft, verschijnt een onduidelijke bruinrode ring als omtrek van de heldere lichtschijn: de ring van Bishop (§ 196).

1) J. Plassmann, Met. Zs. 48, 421, 1931.

198. Schemeringscirri of ultracirruswolken.

Het gebeurt meer dan eens, dat de hemel vóór zonsondergang wolkenloos lijkt, en dat hij enige tijd daarna zeer ijle wolkengolvingen vertoont, laag boven de Westerkim, blauwachtig grijs gekleurd. Zeer merkwaardig is, dat ze alleen zichtbaar zouden zijn omstreeks zonsondergang, en daarna bij een stand van -3^o en bij -7^o; want dit zou bewijzen, dat ze slechts bij bepaalde
²⁾

2) M. Wolf, Met. Zs. 33, 517, 1916.

[p. 270]

belichtingsrichtingen zichtbaar worden. Deze waarneming is echter nog tè zelden gedaan om er algemene betekenis aan te hechten. Het verschijnen van ultracirruswolken gaat meestal gepaard met bijzonder kleurige zonsondergangen en optische storingen (§ 196), zodat men aanneemt dat ze uit vulkanisch stof bestaan. Ze zijn zo ijl, dat men ze bij dag niet ziet, maar verschijnen blijkbaar in de schemering, omdat ze dan sterk verlicht op een donkerder grond worden waargenomen. Aangezien ze bij een zonshoogte -7^o slechts tot 10^o boven de kim te zien waren, moet hun hoogte niet veel meer dan 11 km hebben bedragen; ze zweven dus in de onderste stratosfeerlaag.

199. Lichtende nachtwolken¹⁾ (Plaat XII).

Dit zijn zeer ijle wolken, veel hoger dan alle andere soorten, maar die ook wel in gewone tijd verschenen zijn; merkwaardigerwijze zijn ze alleen gezien binnen de gordels tussen 45^o en 60^o noorder- en zuiderbreedte, en vooral van midden Mei tot midden Augustus (op onze breedte; kijk vooral omstreeks eind Juni!).

Zolang de Zon nog niet onder is, schijnt de hemel volmaakt helder. Ongeveer een kwartier na zonsondergang beginnen ze zich soms al te vertonen als fijne veren, ribbels of banden; maar het duidelijkst worden ze slechts een uur of langer na zonsondergang: ze tekenen zich helder af tegen de achtergrond van de ‘schemeringsschijn’ (§ 189), terwijl gewone cirruswolken donker zijn. Het is dus duidelijk dat ze nog in volle zonneschijn baden, en dus hoog in de stratosfeer zweven; echt ‘lichtgevend’ zijn ze niet. Uren lang kan men nog hun blauwachtig wit licht waarnemen, maar naarmate het later wordt is het verlichte oppervlak van de laag kleiner en minder hoog boven de gezichteinder; omstreeks middernacht is het minimum bereikt, het schijnt dat ze na middernacht weer helderder worden dan ervóór. Hoger dan 10^o boven de gezichteinder ziet men ze slechts zelden.

Zeer treffend is hun geheimzinnige zilverwitte glans, die slechts nabij de gezichteinder in goudgeel overgaat. Ze moeten blijkbaar uit zeer fijn stof bestaan dat in hoofdzaak blauw licht verstrooit (§ 171): want door een rood glas ziet men ze niet, door een blauw

1) O. Jesse, Met. Zs. 1884-1892. - E.H. Vestine, J.R.A.S. Can. 28, 1934. -C. Störmer, Univ. Observ. Oslo, Publication No. 6, 1933. - Astrophysica Norvegica, 1, 87, 1935. - R. Süring, Naturwiss. 23, 555, 1935; ook in: Die Wolken, blz. 30 (Leipzig 1936), met litteratuurlijst. - Overzicht door D. Koelbloed in Hemel en Dampkring, 33, 175 en 241, 1935.

[p. t.o. 270]

PLAAT XII.
Lichtende nachtwolken.
Naar C. Störmer, Vidensk. Akad. Oslo Avh. I, 1933, No. 2, Pl. IX. Cliché in bruikleen van de Akademie der Wetenschappen te Oslo.

[p. 271]

glas echter wel. Zo kan men begrijpen dat ze zich niet met de rode gloed van de schemering kleuren; slechts stralen die op een zekere hoogte door onze dampkring gaan en niet rood gekleurd worden, zullen door de nachtwolken verstrooid worden. Sommige onderzoekers beweren dat hun licht niet gepolariseerd is; andere spreken van sterke polarisatie¹⁾ (met de elektrische trilling loodrecht op het vlak Zon-wolk-Aarde, dus zoals bij de blauwe lucht en bij allerlei soorten verstrooiing). Kan het zijn dat de lichtende nachtwolken sòms uit grotere en sòms uit kleine deeltjes bestaan?

De hoogte kunnen we bepalen uit de grens van het verlichte stuk, liefst bij verschillende standen van de Zon onder de gezichteinder waargenomen. Men vond dat de bovenste grens in een bepaald geval een hoek α = 10^o, 5^o, 3^o boven de kim bereikte, wanneer de zon op een diepte β = 12^o, 13^o, 14^o onder de horizon stond.²⁾ De aldus gevonden hoogte moet dan nog wel wat vermeerderd worden, omdat de stralen die aan de Aarde raken niet verstrooid worden. - De nauwkeuriger methode bestaat in het fotograferen vanuit twee stations; ze levert als resultaat, dat de hoogten meestal 75-90 km bedragen. Is de hoogte bekend, dan kan men ook de ware grootte vinden van de ribbels die zich in deze nachtwolken aftekenen; de afstand van ribbel tot ribbel bedroeg gemiddeld 6 tot 9 km.

De lichtende nachtwolken krijgen een bijzondere betekenis door het feit dat zij alleen ons kunnen inlichten over de stromingen in de hoogste lagen van onze dampkring (afgezien van enkele schaarse meteoorwaarnemingen). Als men niet over foto's beschikt, bepaalt men de snelheid met de wolkenspiegel; meestal komen ze uit NO met een snelheid van 40-80 m/sec, soms uit WNW met een snelheid van 30 m/sec; soms zijn snelheden tot 300 m/sec gemeten.

Men heeft vroeger meestal aangenomen, dat het geheimzinnig lichtverschijnsel der lichtende nachtwolken toe te schrijven is aan vulkanisch stof, hetwelk bij sterke uitbarstingen zeer hoog in de dampkring wordt geworpen. Tegenwoordig heeft men het echter zo dikwijls waargenomen dat men ook denkt aan zeer fijn stof, afkomstig uit de wereldruimte, dat op dezelfde wijze in onze dampkring gedrongen is als de vallende sterren en meteorieten

1) Met. Zs. 25, 1908.

2) Met. Zs. 9, 413, 1892. Men bewijst gemakkelijk dat de hoogte der nachtwolken



, wanneer R de straal der Aarde voorstelt, α en β in radialen uitgedrukt zijn.

[p. 272]

en wellicht te wijten kan zijn aan kometen, welke in de nabijheid der Aarde kwamen en daar vrij grote hoeveelheden kosmisch stof hebben achtergelaten. De grote meteoorsteen die in 1908 in Siberië viel, werd onmiddellijk gevolgd door zeer opvallende verschijningen van de lichtende nachtwolken. In andere gevallen blijft de vulkanische oorsprong waarschijnlijker.¹⁾

Voor de fotografie: een lichtsterke camera is wenselijk. Met een lens f/3 waren de belichtingstijden 16 sec, 35 sec, 72 sec, 122 sec, wanneer de Zon resp. 9^o, 12^o, 14^o, 15^o onder de kim stond.²⁾

1) Vgl. de diskussie door R. Süring, Die Wolken, blz. 30-36 (Leipzig 1936).

2) Met. Zs. 9, 413, 1892.

200. De nachtschemering en de nachtelijke lichtverschijnselen.

Bij het donkere licht, dat van de sterren daalt,...

Corneille, le Cid.

Om de zwakste schemeringsverschijnselen te onderzoeken, moeten we 's nachts beginnen, en met zeer goed uitgerust oog de aanvang der ochtendschemering waarnemen. We kiezen een nacht zonder maneschijn, bij volmaakt heldere lucht, in Mei of in Augustus-September, en zoeken een waarnemingsplaats die zo ver mogelijk van menselijke woningen verwijderd is; - Het kost enige moeite, de sleur van onze gewone dagindeling te overwinnen, en omstreeks middernacht te beginnen met enige uren waarneming in de open lucht! Maar als de eerste weerstand overwonnen is, zullen we onvergelijkelijk genieten van het grootse schouwspel dat zich voor ons ontvouwt.

De stadsbewoner heeft eenvoudig geen denkbeeld van de pracht van de sterrenhemel. Het is verrassend, in hoe sterke mate onze ogen zich aan de duisternis aanpassen, en hoeveel meer sterren we zien na een uur wachten, dan toen we voor 't eerst buiten kwamen: het is welhaast, alsof de hele hemel lichtgevend was! Men kan nu een aantal hele zwakke lichtverschijnselen waar nemen, waarvan sommige al naar de omstandigheden min of meer duidelijk kunnen zijn of ook geheel ontbreken.³⁾

Vooreerst zien we waarschijnlijk in een paar verschillende richtingen een lichtschijn laag boven de kim; het is de weerschijn der lichten van verre steden en dorpen. De ene dag is hij duidelijker

3) Enkele dezer verschijnselen zullen nog uitvoeriger besproken worden bij de behandeling der elektrische verschijnselen van de dampkring.

[p. 273]

dan de andere, naarmate de lucht bewolkt, heiig of geheel helder is. Wie gewoon is op een bepaalde plaats waar te nemen, leert daar vanzelf rekening mee houden.

Dwars over de hemel loopt de Melkweg, als een lint, bestaande uit grote en kleine lichtwolken met donkerder tussenruimten; sommige delen zijn verrassend helder voor degene die nooit een echte sterrennacht heeft waargenomen!

De achtergrond van de hemel wordt helderder als onze blik de gezichteinder nadert: daar is een duidelijke zoom van aardlicht om de hele horizon, het helderst op een hoogte van ongeveer 15^o. Dit verschijnsel is een soort bestendig, zwak noorderlicht in onze dampkring; dat het dichter bij de kim zwakker wordt, is aan de verzwakking door de lucht te wijten.

In sommige nachten wordt men getroffen door een abnormale helderheid van de hemel, terwijl er toch geen Maan is; die algemene helderheid kan tot 4 maal de normale waarde bereiken en zo groot zijn, dat men zijn horloge kan aflezen en grote letters onderscheiden kan¹⁾. In bepaalde gevallen vertonen zich brede heldere strepen.²⁾ Zij schijnen tweemaal 's jaars bijzonder veel voor te komen, en wel in Augustus en in December, en zouden te wijten zijn aan stofjes uit de wereldruimte, die in onze dampkring dringen.

Noorderlicht verschijnselen zijn in ons land wel enkele malen per jaar waar te nemen, althans in jaren met veel zonnevlekken (omstreeks 1938, 1949). Ze verschijnen aan de Noordzijde van de hemel als bogen, stralenbundels enz.; deze laatste bewegen dikwijls vrij snel en worden nu eens langer, dan korter. Niet verwarren met zoeklichten die in de verte aan het bewegen zijn!

Het zodiakaallicht geeft aan de hemel een grotere helderheid langs de gehele dierenriem (‘zodiak’), opvallend sterk dicht bij de Zon, snel afnemend naar het tegenpunt van de Zon toe. Men ziet het als een schuine lichtpyramide, die van de kim opstijgt, in de lente na zonsondergang in het Westen, in de herfst vóór zonsopgang in het Oosten (vgl. verder § 201).

Waar al deze verschijnselen ontbreken, heeft de achtergrond van de hemel nog een duidelijke helderheid. Uw opgeheven hand tekent er zich donker tegen af. Die helderheid is voor 50% te wijten aan de som der miljoenen onzichtbaar zwakke sterren, voor

1) Rayleigh, Proc. R. Soc. 106, 117, 1924; 131, 376, 1931.

2) C. Hoffmeister, Die Sterne, 11, 257, 1931. - Sitzungsber. Akad. München, 129, 1934.

[p. 274]

5% aan de verstrooiing van hun licht door de dampkring der Aarde, en voor het overige aan aardlicht.

Tenslotte komen we tot het waarnemen der nachtelijke schemeringsverschijnselen.¹⁾ Onderzoek de zoom van aardlichtaan de Noordzijde van de hemel. Daar verheft hij zich een tiental graden hoger in een vlakke welving, die zich ongeveer blijkt te bevinden boven de plaats waar de onzichtbare Zon onder de gezichteinder zit. Het is de nachtschemeringsschijn. Men herkent hem daaraan, dat hij mee met de Zon naar het Oosten gaat naarmate het later

Fig. 152. De nachtschemering.

wordt. Zijn hoogte boven de Zon is van de orde van 40^o; in de beste omstandigheden (Groenland) kan men hem tot 55^o boven de Zon waarnemen. Het is dus duidelijk dat we in ons klimaat 's zomers nooit de nacht volledig donker zien; de schemering duurt eigenlijk de gehele nacht door. 's Winters pas is onze hemel volledig donker. Zo kan men ook begrijpen dat de tropische sterrenhemel zo diep donker is, daar de Zon in die gewesten zo steil daalt en zo laag onder de horizon komt. - In sommige gevallen is de nachtschemeringsschijn abnormaal sterk.²⁾

Twee-en-half of drie uur vóór zonsopgang wordt de schemeringsschijn asymmetrisch; hij verheft zich aan de Oostzijde en

1) Gruner en Kleinert, die Dämmerungserscheinungen, blz. 6 (Hamburg, 1917).

2) M. Wolf, A.N. 203, 387, 1915.

[p. 275]

valt daar steiler af; weldra vervormt hij zich tot een schuin opstijgende lichtkegel, het zodiakaallicht, waarvan de as ongeveer de helling der ekliptika heeft (§ 201).

Omstreeks 2½ uur vóór zonsopgang, als de Zon nog 20^o onder de gezichteinder is, verschijnt aan de basis van het zodiakaallicht, iets rechts van de Zon, een zeer flauwe blauwachtige lichtschijn, met moeite waarneembaar, langzaam opstijgend en zich daarbij naar links uitbreidend, dus naar de Zon toe (fig. 152): het is de voorschemeringsschijn, die in de loop van een half uur het zenith bereikt. - De schemeringsbogen liggen gewoonlijk vertikaal boven de Zon. Als de vóórschemeringsschijn naar rechts verplaatst lijkt, dan is het omdat zijn helderheid zich bij die van het rechts gelegen zodikaallicht voegt; naarmate hij echter sterker wordt, wint hij het, en neemt zijn normale plaats boven de Zon in. Verder blijft hij de Zon begeleiden in haar dagelijkse beweging, en verschuift dus langzaam meer en meer naar rechts.

De zwakste sterren (5e grootte) zijn nu verbleekt, maar de sterkste zijn nog zichtbaar; men kan reeds de grote lijnen van het landschap raden. Aan de Westelijke hemel is de tegenschemering zeer intensief geworden. Nu treedt de gele schemeringsschijn op, aan zijn bovenkant wegstervend in groenblauwe tint: de eigenlijke schemering is begonnen, de Zon staat bij -17^o tot -16^o (zie verder § 186).

In andere delen van het jaar verlopen de verschijnselen nog wel op dezelfde manier, maar de zonshoogte is dan anders: midden Juni bijvoorbeeld komt de Zon maar 15^o onder de horizon, zodat dan allerlei verschijnselen onzichtbaar zijn die zich pas bij diepere zonnestanden afspelen.

201. Het Zodiakaallicht.¹⁾

Als de avondschemering afgelopen is, of 's ochtends vóór het begin der schemering, zien we in bepaalde delen van het jaar het zachtstralende zodiakaallicht als een soort afgeronde lichtpyramide schuin opstijgen. Hoe steiler het oprijst, des te beter kunnen wij het waarnemen; de gunstigste tijden zijn:

in Januari, Februari, Maart, 's avonds aan de Westhemel; in October, November, December, 's ochtends aan de Oosthemel (iets minder gunstig dan aan de avondhemel).

1) Fr. Schmid: Das Zodiakallicht (Hamburg 1928); uitstekende verzameling waarnemingen, maar verdedigt op eenzijdige wijze de aardse oorsprong van het zodiakaallicht. - W. Brunner, Publ. Sternw. Zürich, 1935.

[p. 276]

In Juni en Juli is er in ons klimaat niets van te zien, omdat de Zon dan niet diep genoeg onder de gezichteinder komt; het is dan niet te onderscheiden van de laatste schemeringsverschijnselen.

Om de plaats van het zodiakaallicht te vinden, moeten we beginnen met aan de hemel de ‘dierenriem’ of ‘zodiak’ te zoeken: d.i. de grote cirkel die loopt door de sterrenbeelden: ram, stier, tweelingen, kreeft, leeuw, maagd, weegschaal, schorpioen, schutter, steenbok, waterman, vissen.

Dit is de weg die wij de Zon ‘zien’ afleggen in de loop van het jaar. De sterrenbeelden waar ze net zit, kunnen we natuurlijk op dit ogenblik niet zien; maar zodra de Zon onder is en de duisternis invalt, wordt het overige deel van de dierenriem zichtbaar. Langs die lijn hangt er een soort lichtgevende nevel, het breedst en het helderst in de nabijheid van de Zon, smaller uitlopend naar beide kanten: aan de éne zijde van de Zon is het gedeelte van het zodiakaallicht dat wij 's ochtends zien, aan de andere zijde dat wat we 's avonds waarnemen. In de winter kan een goed waarnemer wel 6 maanden lang het zodiakaallicht tegelijk 's avonds en 's ochtends zien.

Het licht zelf is zwak, van dezelfde orde als de Melkweg, maar niet zo ‘korrelig’ en meer melkachtig. Men moet het ‘leren zien’. Natuurlijk mag er geen maneschijn zijn; maar ook elke lantaarn, zelfs in de verte, is hoogst hinderlijk, lichtsterke planeten zoals Venus en Jupiter hinderen. De nabijheid van grote steden moet in elk geval vermeden worden; liefst neemt men waar van op een hoogte, met vrij uitzicht in alle richtingen.

Men begint met de omtrek op een sterrekaart te tekenen, ten opzichte van goed kenbare sterren¹⁾; daarna tracht men lijnen van gelijke helderheid te schetsen. Het middengedeelte is het helderst, de helderheid valt geleidelijk af naar de top en naar de randen, maar steiler aan de Zuidelijke dan aan de Noordelijke zijde: de grootste helderheid is dus naar het Zuiden verschoven ten opzichte van de symmetrieas der zwakkere delen. Met behulp van dergelijke schetstekeningen kan men schatten, dat de breedte van het lichtverschijnsel, dwars op de as gemeten, ongeveer 40^o, 20^o en 10^o bedraagt op afstanden van 30^o, 90^o, 150^o van de Zon.

Het is de moeite waard, eens een hele nacht te wijden aan de waarneming van het zodiakaallicht, om het wisselende tafereel

1) Speciaal daarvoor geschikte kaartjes zijn uitgegeven in Publ. Kwasan Obs. 1, No. 3, 1931.

[p. 277]

in zijn schone verscheidenheid te bewonderen. - Ongeveer twee uur na zonsondergang, bij een zonnestand -17^o, wordt in het Westen een zeer zwakke, wigvormige lichtkegel zichtbaar, schuin naar het Z.W. opstijgend. Bij een zonnestand -20^o is het zoveel donkerder geworden, dat men nu een geweldig grote lichtpyramide waarneemt. In de loop van de nacht richt dit West-zodiakaallicht zich meer en meer op en breidt zich uit; in hoofdzaak blijft het steeds in dezelfde stand ten opzichte van de sterren. Een kleine verschuiving is nog net merkbaar: sterren die net iets ten Zuiden stonden komen later meer ten Noorden van het zodiakaallicht te staan. Dit merkwaardige verschijnsel is het best waar te nemen in de eerste helft van de winter. - Langzamerhand begint het West-zodiakaallicht onder te gaan, en het Oost-zodiakaallicht verschijnt in het Oosten. Het is nu tegen middernacht, het ogenblik waarop men zoeken moet naar de beroemde ‘Gegenschein’, een van de moeilijkst waar te nemen verschijnselen, die men alleen in zeer heldere winternachten met diepdonkere hemel kan hopen te zien: in het tegenpunt van de Zon, dus ongeveer in het Zuiden, bemerkt men dan een uiterst flauwe lichtbrug, die de toppen van het Oost- en West-zodiakaallicht verbindt. - In de verdere loop van de nacht ziet men nu ook het Oost-zodiakaallicht met de sterren mee bewegen, tevens echter ook een weinig verschuiven: de sterren schijnen zich van de Noord- naar de Zuidkant van de lichtpyramide te verplaatsen. Het is dus weer zò, dat het zodiakaallicht deelneemt aan de dagelijkse wenteling van de hemel, maar een ietsje schijnt achter te blijven t.o.v. de sterren. - De ochtend nadert; bij een zonnestand -20^o of -19^o is het, alsof de basis van de pyramide van het Oost-zodiakaallicht breder en helderder werd. Bij -19^o tot -17^o duikt de vóórschemeringsschijn op.

Het zodiakaallicht is een veel samengestelder verschijnsel dan men oorspronkelijk heeft gedacht. In hoofdzaak ontstaat het door de samenwerking van twee oorzaken.

a. Een ontzaglijke schijf of ring van kosmisch stof, die de Zon omgeeft en die haar licht verstrooit; wij zien deze stofwolk door de zon verlicht, en langzaam in helderheid toenemend naarmate onze gezichtsrichting meer tot de Zon nadert.

b. De nachtschemering (§ 200), die te beschouwen is als het heel zwakke licht dat de hoogste dampkringslagen nog verstrooien en dat dus het laatste stadium der schemering uitmaakt; het is mogelijk dat hier nog een eigen lichtuitzending bijkomt, wanneer deze sterk geioniseerde dampkringslagen in de schaduw der

[p. 278]

Aarde komen te liggen, en de ionen gelegenheid krijgen zich weer met elkaar te verbinden. De helderheid van dit licht neemt insgelijks dichter bij de Zon toe, maar deze toeneming is veel sneller dan die van het kosmische bestanddeel van het licht; zijn lijnen van constante helderheid zijn boogvormig over de Zon gewelfd, zoals voor alle echte schemeringsverschijnselen het geval is; ze storen zich niet aan de dierenriem (fig. 152). De samenwerking nu van de lichtverschijnselen a en b vormt de typische lichtpyramide

Fig. 153. Twee theorieën voor het ontstaan van het zodiakaallicht.
I. Ring van kosmisch stof buiten de aardbaan.
II. Schijf van kosmisch stof om de Zon.

van het zodiakaallicht; en door de wisselende stand van horizon en dierenriem kan men begrijpen, waarom dit lichtverschijnsel in de loop van de nacht en van het jaar bepaalde kleine verschuivingen ondergaat, die ook afhangen van de aardrijkskundige ligging der waarnemingsplaats. Daarbij komt dan nog de lichtschijn, die men als ‘aardlicht’ bestempelt, en die zijn grootste lichtsterkte op ongeveer 15^o boven de gezichteinder vertoont. En tenslotte de lichtverzwakking door de dampkring der Aarde, waardoor de lichtschijn dichter bij de kim in toenemende mate verzwakt wordt.

Als de wolk van kosmisch stof, die het zodiakaallicht vormt, zich in de vorm van een ring buiten de aardbaan moest bevinden, zouden wij aan de ene zijde de Gegenschein even helder moeten zien als aan de andere zijde het zodiakaallicht (fig. 153). Dat dit volstrekt niet uitkomt, bewijst afdoende dat de stofwolk zich hoofdzakelijk binnen de aardbaan bevindt: het zodiakaallicht

[p. 279]

is het onder kleine hoeken verstrooide licht; de Gegenschein, het door de buitenste delen van de schijf terugverstrooide licht, dat bij niet te kleine stofdeeltjes altijd heel veel zwakker is (§ 183).

Men heeft beweerd,¹⁾ dat het zodiakaallicht nu helderder, dan zwakker wordt, met een periode van 2 tot 3 minuten; deze wisselingen zouden min of meer overeenstemmen met storingen van de magneetnaald. Het licht zou vooral sterk zijn gedurende magnetische stormen. Eer we deze waarnemingen geloven, zou het goed zijn de realiteit der schommelingen vast te stellen, door tenminste twee waarnemers gelijktijdig en onafhankelijk van elkaar te laten observeren; ook dient met zekerheid uitgemaakt te worden, dat ze niet toe te schrijven zijn aan wolkensluiers of schaduwen van wolken.

Een zeer belang wekkende waarneming zou te doen zijn gedurende een totale zonsverduistering.²⁾ De mogelijkheid is n.l. niet uitgesloten, dat men dan de schaduwkegel der Maan zou kunnen zien strijken door de stoflagen welke het zodiakaallicht verstrooien. Hiertoe zou men natuurlijk moeten waarnemen op een tijd waarop de Zon al onder is.

Er schijnt ook iets als een maan-zodiakaallicht te bestaan, dat vóór de opgang en na de ondergang der Maan verschijnt. Het is echter tenminste even moeilijk waar te nemen als de Gegenschein.

1) Vgl. H. Stetson, Science, 70, 635, 1929.

2) A.N. 121, 37, 1889.

202. Maansverduisteringen.³⁾

Maansverduisteringen ontstaan, als de schaduw der Aarde over de Maan valt. Is het niet de moeite waard eens te kijken hoe onze schaduw er uit ziet? Op die wijze bekeken is zulk een maansverduistering eigenlijk een middel, om iets over onze eigen Aarde te vernemen!

Geen twee maansverduisteringen zien er gelijk uit. Slechts zelden is de Maan zo volledig verduisterd dat men ze in 't geheel niet meer ziet aan de nachthemel. In 't algemeen is de kleuring in 't midden der schaduw vaal koperrood, met daaromheen toenemend helderder tinten. Men onderscheidt:

3) Freeman, Nat. 15, 398, 1877. - H. Meyer-Bührer, A.N. 229, 229, 1927. - W.J. Fisher, Smiths. misc. Coll. 76, number 9, 1924. - W.J. Fisher, Science, 70, 404, 1929.

[p. 280]

het binnenste donkere gedeelte,

0-30'	roodachtig zwart, naar buiten toe helderder bruinachtig oranje,
30'-41'	grauwe zoom van vrij gelijkmatige helderheid,
41'-42'	overgangszoom.

het buitenste heldere gedeelte; soms kan men waarnemen dat dit uit ringen bestaat, die achtereenvolgens helder zeegroen, bleek goudkleurig, koperkleurig, perzikbloesemrose getint zijn (van binnen naar buiten).

Deze kleuren en hun veranderlijkheid doen al vermoeden dat we hier niet zo maar met een gewone schaduw te maken hebben. En inderdaad! Bij nadere beschouwing blijkt, dat de schaduw van de aardbol zelf onmogelijk de Maan kan verduisteren, omdat de straalkromming in onze dampkring de stralen naar binnen buigt! ‘De schaduw van de Aarde’ is hier niets anders dan de stralenbundel die door de onderste lagen van onze dampkring is gegaan, tot een hoogte van een kilometer of 8, en die op zijn weg donkerrood is gekleurd; dit geschiedt op dezelfde wijze als bij de zonnestralen die ons bij de schemering dwars door een dikke dampkringslaag bereiken, alleen is de kleur nog doffer, omdat de lichtstralen nu een dubbel lange weg hebben doorlopen. De kleur van de centrale gedeelten der aardschaduw geeft dus een aanwijzing over de grotere of geringere doorzichtigheid van onze dampkring. Het is geen toeval dat de verduisterde Maan er erg donker uitziet op tijden dat er veel stof van vulkanische uitbarstingen in onze dampkring zweeft. Gemiddeld zijn de maaneklipsen ook donkerder, wanneer de Maan zich meer aan de Noordzijde van de aardschaduw dan wanneer ze zich aan de Zuidzijde bevindt: blijkbaar is er meer vulkaan- en woestijnstof in het noordelijk dan in het zuidelijk halfrond.

Om zich op eenvoudige wijze een oordeel te verschaffen over de helderheid ener maansverduistering, kan men gebruik maken van het eigenlijk zeer merkwaardige feit, dat ons oog bij geringe verlichtingssterkte geen fijnere bijzonderheden meer onderscheidt: in de schemering kunnen we de gewone letters van onze krant niet meer lezen, maar wel nog de grote opschriften. Zo moeten wij er hier op letten, of de grote vlakten (de zogenaamde ‘zeeën’) van het maansoppervlak, die zich gewoonlijk als grauwe vlekken aftekenen, ook gedurende de verduistering zichtbaar blijven:

[p. 281]

a.	voor het blote oog;
b.	met een kijkertje van 5 tot 15 cm objektiefmiddellijn;
c.	met een grotere kijker. Dit onderscheid is voldoende voor een ruwe verdeling der maansverduisteringen in: helder, gemiddeld, donker. Uit een stelselmatige vergelijking van dergelijke aantekeningen over een aantal jaren zal een heleboel merkwaardigs af te leiden zijn. (Merk op dat de kijker het beeld van een verlicht vlak niet helderder maakt, en dat de verhoogde zichtbaarheid dus alleen aan de optische vergroting te wijten is!).

203. Het asgrauwe licht.¹⁾

Als de Maan bijna nieuw gaat worden of pas nieuw geweest is, zien we naast haar smalle sikkeltje het verdere maanoppervlak zwak verlicht (fig. 80). Dit ‘asgrauwe licht’ is afkomstig van de Aarde die als een heldere en grote lichtbron de Maan beschijnt. Het merkwaardige is nu, dat het asgrauwe licht niet altijd even sterk is. Soms is het bijna onzichtbaar, andere malen is het bijna melkwit, zo helder dat men er de donkerder vlekken in kan onderscheiden welke we gewoonlijk op het maansoppervlak zien. De veranderingen in de sterkte van het asgrauwe licht schrijft men toe aan het feit, dat de naar de Maan gekeerde helft der Aarde nu eens veel oceanen, dan eens veel vastelanden bevat, dat zij soms meer bewolkt, andere malen helderder is. Zo geeft een blik op het asgrauwe licht ons ineens een indruk van de toestand op een halfrond der Aarde! En in zoverre behoort de studie van het asgrauwe licht eigenlijk ook tot de natuurkunde van de Aardbol.

Schat de sterkte van het asgrauwe licht in een schaal van 1 tot 10 op een aantal dagen (1 = onzichtbaar, 5 = tamelijk goed zichtbaar, 10 = opvallend helder). U bemerkt weldra, dat de zichtbaarheid sterk afhangt van de schijngestalte van de Maan, omdat de heldere sikkel ons verblindt zodra hij breder wordt. Een vergelijking van de zichtbaarheid van het asgrauwe licht op verschillende dagen heeft dus slechts betekenis, als men bij gelijke schijngestalte vergelijkt. Daarentegen blijkt de hoogte boven de gezichteinder weinig invloed op de zichtbaarheid te hebben.

1) A.N. 196, 269, 1913. - Die Himmelswelt, 34, 95, 1924.