|
| |
| |
| |
Wetenschappelijke kroniek
P.H. Roberts
Waarom een geofysisch jaar?
DE 1ste juli van dit jaar wordt een aanvang gemaakt met een programma van gezamenlijk wetenschappelijk onderzoek, grootser dan alles wat ooit werd georganiseerd op dit gebied: het internationaal geofysisch jaar (I.G.Y. volgens de beginletters van de Engelse benaming). Vijf en vijftig landen nemen er aan deel en ontzaglijke geldbedragen, waarschijnlijk meer dan 300 miljoen dollar, zullen besteed worden aan het onderzoek van onze planeet.
Men denkt wellicht dat de mens, die immers steeds meer en meer aan wetenschap doet, eindelijk wel de verschijnselen begrijpen zal, die hij op de planeet, waarop hij woont, kan observeren. En toch is dit niet zo: men kan zelfs gerust beweren, dat hij een betere verklaring kan geven van de natuur van de sterren in de hemel dan van de aarde onder zijn voeten. Zijn kennis van de sterren is immers beperkt door de grote afstanden, en dientengevolge heeft hij minder waarnemingen waar hij een verklaring voor moet vinden. Zijn kennis van de aarde echter raakt verward in de vele details; en een nauwkeurige appreciatie van de voornaamste factoren van een proces wordt door een overvloed van bijkomstige details vaak bemoeilijkt. De meteorologie is daar een fraai voorbeeld van: het berucht onvoorspelbare weer van West-Europa is nog altijd onverklaarbaar, en het hoeft ons dan ook niet te verwonderen dat aan dit probleem veel aandacht zal besteed worden in het komende jaar. Metingen van temperatuur, vochtigheid en wind in de atmosfeer zullen op verschillende, ver van elkaar verwijderde plaatsen worden uitgevoerd. Vóór de laatste wereldoorlog bleven deze waarnemingen beperkt tot metingen die van op de begane grond konden verricht worden. Gedurende de oorlog echter, en meer nog sindsdien, werden systematische metingen uitgevoerd, in de zones van gemiddelde breedteligging, die zich uitstrekten tot 12 km hoogte: ze maakten belangrijke theoretische aanwinsten mogelijk, en meteen een betere weersvoorspelling. Een verdere vooruitgang is slechts mogelijk indien er meer waarnemingen in de onbewoonde gebieden van de aarde worden gedaan, en daarbij ook nog hogere lagen van de atmosfeer worden onderzocht. Gedurende het I.G.Y. zullen speciale hoogteballons in de atmosfeer worden opgelaten en raketten zullen nog hoger stijgen om de uiterst dunne lagen te verkennen. Nog afgezien van hun meteorologische betekenis zullen deze waarnemingen van uitzonderlijk groot belang zijn voor
de vliegtuigbouwers, die meer en meer aandacht besteden aan de vlucht op grote hoogten en die zich niet langer vergenoegen met de kennis van een soort doorsnee-situatie waarin hun vliegtuigen terecht komen, maar die ook de grenzen wensen te kennen binnen welke deze situatie varieert.
Toch blijft de vraag bestaan: ‘Waarom moet heel dit onderzoekingswerk tegelijkertijd over heel de aarde worden verricht, in een gezamenlijke inspanning van achttien maanden? Zullen wij, in plaats van “co-ordinatie”, niet een soort van “duplicatie”, een vermenigvuldiging van gelijksoortige metingen, krijgen, en aldus veel tijd en geld verspillen?’
| |
| |
| |
Meteorologie
Wat de meteorologie betreft, is het antwoord niet moeilijk. De atmosfeer is continu over het hele aardoppervlak, en abnormaal weer op één plaats impliceert abnormaal weer op andere punten. Juist deze correlaties moeten wij beslist beter zien te beseffen, en dit is onmogelijk zo lang wij de atmosfeer niet als een geheel beschouwen. Enkele waarnemingen op ver van elkaar gelegen punten verricht geven ons slechts een zeer schematisch beeld van het weer op de aarde: op deze wijze is het uitgesloten dat wij ooit weersvoorspellingen op lange termijn zullen kunnen doen. Er zijn dus méér waarnemingen nodig, op méér plaatsen: een netwerk van observatieposten, dat het grootste gedeelte van de aarde zou omvatten. Gedurende het I.G.Y. zullen vele zulke waarnemingsstations in werking treden. De ingewikkelde verhoudingen in onze atmosfeer hangen in eerste instantie af van de warmte der zonnestraling, en men voorziet een speciale studie van deze straling. Belangrijke factoren zijn nog de vochtigheid en, minder opvallend weliswaar, het ozon-gehalte in de hogere lagen van de atmosfeer en de hoeveelheid ijs in de poolstreken. Ook deze factoren zullen zorgvuldig bestudeerd worden. Men hoopt door deze studie niet alleen betere weersvoorspellingen mogelijk te maken, maar tevens wellicht een verklaring te vinden voor de langzame wijzigingen in het globale klimaat van de aarde. Deze wijzigingen hebben in het verleden de grote ijstijden in het leven geroepen, en heden nog beïnvloeden zij het economisch leven van grote gebieden (b.v. de landbouwstreken van Texas): in de toekomst kunnen zij van primordiaal belang zijn voor de ontwikkeling van sommige landen. En achter dit alles staat nog de meest gedurfde verwachting: het weer zo goed te kennen, dat het kunstmatig gecontroleerd kan worden.
De lezer is er nu reeds van overtuigd, hopen wij, hoe noodzakelijk meer uitgebreide en beter gecoördineerde waarnemingen zijn op het gebied van de klimatologie. Maar een dergelijke coördinatie is onontbeerlijk voor de meeste gebieden van de geofysica, wil men serieuze vorderingen maken. En dit is de voornaamste verklaring voor de grote internationale samenwerking gedurende het I.G.Y. Wij moeten daarbij bedenken dat verslagen over een afzonderlijk en wellicht spectaculair fenomeen (zoals b.v. de uitzonderlijke regen van kosmische stralen op 23 februari 1956) haast volkomen waardeloos zijn zonder een nauwkeurige correlatie met de oorzaak ervan (een losbarsting van stralingsenergie op de zon, bekend als eruptie) alsmede de correlatie met andere, wellicht minder opvallende effecten (gelijktijdige onderbreking van radio-verbindingen over grote afstand, wijzigingen in het magnetisch veld van de aarde, enz.). De behoefte aan een universele samenwerking werd voor het eerst duidelijk voelbaar in de vorige eeuw, toen het bleek dat, ondanks vele en gevaarlijke expedities naar de poolgebieden, slechts weinig wetenschappelijk inzicht werd gewonnen in de natuurkrachten die daar aan het werk zijn. Men werd er zich van bewust dat deze expedities veel te bezorgd waren voor het nationaal prestige en dat hier vóór alles een algemene onderneming nodig was, waarin de verschillende naties hun rivaliteiten zouden vergeten, om gezamenlijk, een heel jaar lang, gelijktijdige expedities op touw te zetten. Deze waarnemingen zouden dan de basis vormen voor de wetenschappelijke studie van de poolproblemen. Zo ontstond het eerste internationale pool-jaar in 1882-1883.
Vijftig jaar later, in 1932-1933, werd het tweede internationale pooljaar ge- | |
| |
houden. Het project was toen reeds veel grootser opgevat en beperkte zich allesbehalve tot de studie van de poolgebieden. Sindsdien echter is een aanzienlijke technische vooruitgang geboekt in haast alle afdelingen van de geofysica: we begrijpen dan ook best dat het oorspronkelijk project om in 1951 een derde internationaal pooljaar te organiseren, in 1952 werd uitgebreid met het voorstel, een internationaal geofysisch ‘jaar’ te houden van juli 1957 tot december 1958.
De keuze zelf van deze periode is niet zonder betekenis. Wij zeiden reeds hoe belangrijk de variaties in opgeslorpte zonnewarmte zijn voor de studie van het weer. Wij vermeldden reeds één geval (de zonne-eruptie), waarin een abnormaal verschijnsel op de zon een duidelijke invloed heeft op de toestand van de aarde. Dit zijn slechts twee voorbeelden welke de noodzakelijkheid illustreren van een klaarder inzicht in de verhoudingen tussen aarde en zon.
| |
Verhoudingen aarde-zon
Het staat thans vast dat de zon een activiteitscyclus bezit met een periode van ongeveer 22 jaar. Om de elf jaar, bij één van de twee intensiteitsmaxima van de cyclus, is een verhoogde activiteit waarneembaar, gedurende welke meer erupties en zonnevlekken voorkomen dan gedurende de perioden van relatieve rust. Gedurende de perioden van verhoogde activiteit is de invloed van deze zonneverschijnselen op verschillende aardse fenomenen zeer duidelijk. Welnu, het volgende intensiteitsmaximum van de zonnecyclus moet vallen binnen de periode die voor het I.G.Y. gekozen is. De hoofdbedoeling van het I.G.Y. is inderdaad de uitbreiding van ons wetenschappelijk inzicht in de complexe verhoudingen tussen zon en aarde.
Omwille van het zo even vermelde fenomeen zijn er gedurende het geofysisch jaar ongewoon veel magnetische stormen te verwachten. Deze zijn gekarakteriseerd door plotselinge aanzienlijke wijzigingen in het magnetisch veld van de aarde, en gaan dikwijls gepaard met schitterend lichtende dageraadseffecten, vooral in de poolgebieden. Heel dikwijls vallen deze verschijnselen samen met het optreden van een grote zonnevlek in het midden van de zonneschijf en er bestaat maar weinig twijfel meer dat de zonnevlek verantwoordelijk moet gesteld worden voor deze stormen en deze aurorae. Het verband zelf tussen beide fenomenen is echter niet duidelijk, aangezien een grote zonnevlek kan voorkomen zonder effect op de aarde en magnetische stormen en aurorae wel eens optreden zonder dat er zonnevlekken te bespeuren zijn. Men hoopt deze fenomenen beter te begrijpen dank zij de resultaten van het geofysisch jaar. Ook het verband tussen de fade-out van radio-uitzendingen en dergelijke zonne-activiteit zou wellicht duidelijker kunnen worden. Het is bekend dat gedurende een eruptieverschijnsel de ultraviolette straling veel groter wordt, waardoor de geïoniseerde lagen van de ionosfeer (de atmosfeer boven 80 km), waardoor de radiogolven normaal weerkaatst worden, nu de elektro-magnetische straling van deze golflengten opslorpen. De radiogolven worden dan niet langer naar de aarde terug gereflecteerd, maar worden in de ionosfeer opgeslorpt en de bekende fade-out treedt op. De ionosfeer echter ondergaat wijzigingen tussen dag en nacht, volgens de jaargetijden, de breedteligging en, zoals wij reeds zeiden, volgens de zonne-activiteit. Om een coherent beeld van de ionosfeer te verkrijgen is internationale samenwerking dus onontbeerlijk. Op dit ogenblik is men reeds in staat, dank zij de verworven kennis aangaande de tweeëntwintig-jaar-cyclus van
| |
| |
de zonne-activiteit, te voorspellen, waar de bovenste grens ligt van de golflengten die nog in aanmerking komen voor bevredigende radio-transmissies over de hele aarde. Deze voorspellingen zijn echter nog weinig nauwkeurig en nog veel meer studie is vereist om ze te verbeteren. Men hoopt gedurende het I.G.Y. ook op dit gebied een merkbare vooruitgang te maken.
Er zijn nog andere wijzen waarop de abnormale gedragingen van de zon onze aarde beïnvloeden. Bij het losbarsten van een eruptie zendt de zon deeltjes uit met een grote energie. De snelste van deze deeltjes kunnen de aarde reeds bereiken binnen het uur na de uitbarsting. Deze snelheid van 40.000 km per seconde (ongeveer 1/7 van de lichtsnelheid) verplicht ons, deze deeltjes onder te brengen bij de zgn. ‘primaire kosmische stralen’, waarmee zij in feite identiek zijn. De ontdekking dat de zon dergelijke stralen kan uitzenden (waarvan men vroeger dacht dat ze werkelijk alle een ‘kosmische’ oorsprong hadden) heeft de gangbare opvattingen aangaande de oorsprong van haast alle kosmische straling in ons zonnestelsel, en zelfs in het universum, gevoelig gewijzigd. Voorzover wij nu kunnen voorzien is er geen onmiddellijk praktisch nut uit de studie van deze eigenaardige deeltjes te halen: de wetenschappers bestuderen ze alleen omdat het een opwindende bezigheid is en omdat zij van wezenlijk belang zijn voor een beter begrip van de fysische wereld. De regeringen steunen dit research-werk, niet als een kwestie van nationaal prestige, maar veeleer omdat men gaandeweg tot de overtuiging is gekomen dat er geen duidelijke scheidingslijn kan getrokken worden tussen de meest ‘onnutte’ van de zuivere wetenschappen en de meest praktische van de toegepaste. De sterrekundigen interesseren zich voor deze deeltjes omdat deze, naar astronomische maatstaven gemeten, een zeer sterke straling vertegenwoordigen: bijna even intens als het sterrelicht zelf, dat voor de astronoom een zeer sterke straling is, aangezien het de maat is van al het licht van al de sterren in het universum, en dus ook van al de kernenergie die in het binnenste van deze sterren wordt voortgebracht. De fysiologen interesseren zich voor de schade die door kosmische straling in de cellen van levende wezens wordt aangericht: door sommigen werd zelfs gesuggereerd dat een
dergelijke straling de oorzaak is van het oud-worden. De deeltjes met lagere energie die door de zonne-activiteit vrij komen, bereiken de aarde pas na verscheidene uren: bij hun doortocht door de atmosfeer doen zij de poollicht- (of noorderlicht-) verschijnselen ontstaan, die wel bekend zijn aan allen die hoge geomagnetische breedten hebben bezocht. De zon zendt ook radio-geluid uit, dat sterker wordt wanneer zonnevlekken en erupties optreden. Op welke wijze juist deze radiogolven tot stand komen, is nog niet duidelijk, maar zeker is dat een beter inzicht in de samenhang tussen deze golven en andere verschijnselen op de zon ons meer zal leren over de atmosfeer van de zon en bijgevolg ook over haar invloed op de aarde. Daarom zal er gedurende het I.G.Y. gespannen ‘geluisterd’ worden naar de radiosignalen van de zon.
| |
Kunstmatige satellieten
Een van de meest spectaculaire innovaties in het onderzoek van onze atmosfeer zal het gebruik van kunstmatige satellieten zijn, zowel door de U.S.A. als door de U.R.S.S. aangekondigd. Over de plannen van de Russen is weinig bekend, maar de Amerikanen hebben reeds de meeste inlichtingen dienaangaande gepubliceerd. Een raket, in drie etappen steeds hoger gestuwd, zal in Florida worden
| |
| |
afgeschoten: het bevat een kleine bolvormige satelliet, van ongeveer 10 kg, met een diameter van ongeveer 50 cm. De raket zal deze satelliet tussen 400 en 500 km hoog brengen en ze dan in een baan rond de aarde wegslingeren met een snelheid van ongeveer 30.000 km per uur. De satelliet zal rond de aarde blijven draaien totdat de dunne atmosfeer, waarin het toestel zich beweegt, zijn snelheid zo zeer zal verminderd hebben, dat het in dichtere lagen terecht komt, waar de wrijving het vrij spoedig doet branden en neerstorten (zoals ook meteoren door de wrijving vernietigd worden eer zij de aarde bereiken). De satelliet zal een goede kringloop hebben tussen 300 en 2400 km hoogte. De remmende werking van de atmosfeer zal de wenteling van de satelliet op gevoelige wijze beïnvloeden en men hoopt uit deze waarnemingen de dichtheid van de atmosfeer op verschillende niveaus te kunnen berekenen. De baan van de satelliet wordt ook nog beïnvloed door de ongelijke massaverdeling binnen de aarde zelf: zo zal het uitpuilen van de evenaar b.v. ongetwijfeld zijn gravitationele invloed doen gelden. De metingen zullen dan een rechtstreekse schatting toelaten van de samenstelling van de aardkorst en een betere schatting van de gehele vorm van de aardbol. De satelliet zal een luchtdichte bekleding dragen, die gevuld wordt met een edelgas. Manometers zullen de inwendige drukverschillen registreren, vooral met de bedoeling meteorische effecten op te speuren. Wij weten immers dat zeer kleine meteorische deeltjs, enkele duizendste centimeter groot, voortdurend met grote snelheid in onze atmosfeer binnendringen: hun gezamenlijk gewicht werd op een miljoen kg per dag geschat. Metingen van drukverschillen binnen in de satelliet en het gebruik van eenvoudige botsingsdetectoren op de buitenwand zullen ons nauwkeuriger gegevens verstrekken over de afmetingen en het aantal van deze deeltjes. De belangrijkste taak evenwel van de satelliet zal zijn: ons inlichtingen te
verschaffen over die gebieden, waarvan wij, op de aardoppervlakte, door de lagere atmosfeer worden afgesneden. Daartoe behoren metingen van de kosmische stralingen met lagere energie en van uiterst grote ultraviolette straling van de zon. Zoals we reeds zeiden is dit tweede fenomeen van het hoogste belang voor een beter begrip van atmosferische verschijnselen als b.v. de fade-out van radiogolven.
| |
Antarctica
Ook andere wetenschappen mogen belangrijke aanwinsten op hun terrein verwachten: de oceanografie, de seismologie, (studie van de aardbevingen), de glaciologie, de radiochemie van de atmosfeer (de studie van de radio-actieve isotopen voor kosmische straling of door atoomwapens ontstaan), en tenslotte de geografie, door de nauwkeurige bepaling van lengte- en breedteligging in vele stations over de gehele aarde, met de mogelijke variaties van beide volgens de seizoenen of andere verschijnselen.
Wellicht het meest belangrijke aspect van het I.G.Y. is de verkenning van Antarctica. Wij weten zeer weinig af van dit continent: wij weten niet eens of het één eiland is dan wel een archipel van eilanden. Expedities zullen ondernomen worden door Argentinië, Australië, België, Chili, Frankrijk, Groot-Brittannië, Japan, Nieuw-Zeeland, Noorwegen, de U.S.A. en de U.R.S.S. Vele van deze landen hebben al sinds maanden basissen aangelegd en zijn reeds met geografisch en geofysisch prospectie-werk begonnen. Vele van de wetenschappelijke problemen welke wij in dit artikel hebben aangeraakt, krijgen een bijzondere
| |
| |
betekenis in de poolgebieden: zo zullen b.v. de expedities op Antarctica een grondige studie van de meteorologie en van de ionosfeer ondernemen. Maar ook schijnbaar minder belangrijke studie-onderwerpen kunnen tot resultaten leiden, die nergens anders konden verkregen worden. Eén voorbeeld slechts: het geologisch onderzoek behelst het verzamelen van gesteentemonsters, die alle op hun inherent magnetisme zullen onderzocht worden. Er wordt aangenomen dat deze magnetisatie dezelfde veldrichting heeft als het magnetisch veld van de aarde op het ogenblik dat het gesteente is gevormd. Door vergelijking van de magnetisatie van deze gesteenten met die van gesteenten op andere plaatsen van de aarde, zou het mogelijk moeten zijn uit te maken of Antarctica werkelijk (zoals sommige geologen aannemen) gedurende het Trias, ongeveer 150 miljoen jaar geleden, dicht bij India lag (dat toen ongeveer de plaats van het huidige Madagascar innam), en of het sindsdien zou afgedreven zijn.
| |
Besluit
Het is natuurlijk onmogelijk te voorspellen in welke mate onze wetenschappelijke kennis zal verrijkt worden dank zij het I.G.Y. Het is zeker dat hele bibliotheken informatie tot stand zullen komen en dat het wel een hele tijd zal duren eer men het bos kan zien door al die bomen. Wij moeten, geloof ik, erkennen dat het laatste internationale pooljaar, een alleszins veel minder omvattend project, zo veel materiaal heeft verzameld, dat het nog niet allemaal is verwerkt. Het blijkt ook maar al te waar, vrees ik, dat het wetenschappelijk onderzoek ook nu nog meer dan eens moet zwichten voor kwesties van nationaal prestige. Dit is des te meer te betreuren, daar, in de ogen van velen, het hele project met zijn nadrukkelijke eis tot samenwerking tussen alle naties een hoopvol teken voor de toekomst scheen te zijn. Het I.G.Y. kan in ieder geval voor het wetenschappelijk onderzoek een vooruitgang van minstens tien jaar betekenen. En dit laat het beste verhopen voor het beheersen of voorspellen door de mens van de natuurverschijnselen die hem omringen.
|
|
Auteursrechtelijk beschermd