Articles - Optische verschijnselen

De ruimtesonde Cassini heeft de reflectie van de zon in een groot methaanmeer op de Titan kunnen vastleggen. Deze foto vormt een fraaie bevestiging van het bestaan van zulke meren op deze Saturnussatelliet.

De bidsprinkhaan seint met circulair gepolariseerd licht. Misschien kunnen zijn ogen fabrikanten van dvd-spelers inspireren.

Dit artikel is inhoudelijk door mij geredigeerd

In de winter van1976 zijn Harry Otten en ik door de inversie van 11 graden op 200 m hoogte geklommen en keken daar neer op een serene egale mistlaag met een glorie rond onze schaduw. De foto is door een polarisatiefilter genomen.

Lichtende-nachtwolken situaties gaan gepaard met een abnormaal heldere schemering. Dit omdat de mesosfeer (~80 km hoog) andere deeltjes dan luchtmoleculen bevat en daardoor het zonlicht veel sterker verstrooit dan normaal. Dit is vastgelegd in twee foto's. De ene is opgenomen op 2 juli 2009, een lichtende-nachtwolken nacht, om 2:55 MEZT; de andere de volgende nacht (géén lichtende nachtwolken), op hetzelfde tijdstip en in dezelfde richting. Het verschil in helderheid tussen de twee situaties is een factor 5. (Dit artikeltje is onderdeel van het artikel ‘Spectaculaire toename lichtende nachtwolken' in de Zenitrubriek 'Amateurs actief').

Het betreffende het fotopaar is door Zenit uitgeroepen tot ‘foto van de maand'.

Het simpele antwoord op deze (NRC) lezersvraag luidt: omdat een druppel rond is!

Op een foto van een zuil boven de zon die vlak voor zonsondergang vanuit een vliegtuig was genomen is een verdikking te zien die het spiegelbeeld van de zon is. Het verschijnsel is een onderzon die zich boven de zon bevindt in plaats van er onder. De kromming van de Aarde maakt zoiets mogelijk. Ook zag ik, door de noordelijke koers van het vliegtuig, de maan kort na zijn opkomst meteen weer ondergaan. (Dit artikeltje is opgenomen in het artikel 'Hemels Vuurwerk' in de Zenitrubriek 'Amateurs actief').

Onlangs is er vanuit een vliegtuig op de wolken eronder een geïsoleerde lichtvlek van ongeveer 1° diameter gezien. De vlek verscheen precies op het tegenpunt van de zon, dwz de plaats waar de schaduw van het vliegtuig valt. De vlek lijkt een nog niet eerder opgemerkt haloverschijnsel te zijn.

In de NRC van 22 maart jl. werd gesteld dat er nooit eerder een dier is gevonden dat circulair gepolariseerd licht kan zien. Dit is onjuist als men de mens erbij betrekt, want sinds 1955 is bekend dat wij niet alleen lineair licht van ongepolariseerd licht kunnen onderscheiden, maar ook het vermogen bezitten om circulair gepolariseerd licht als zodanig te herkennen.

Wij hebben ons de vraag gesteld of halo's zichtbaar kunnen blijven tijdens de totale fase van een zonsverduistering. Dit is onderzocht door een vergelijking te trekken met de zichtbaarheid van maanhalo's tijdens schemering. Het antwoord op de vraag blijkt ‘ja' te zijn, mits het gaat om een heldere halovorm. Reden om tijdens de komende verduisteringen eens goed naar deze verschijnselen uit te kijken.

De glorie is het welbekende ‘regenboogje' dat verschijnt rond de schaduw van een waarnemer als deze schaduw zich op mist afbeeldt. Meestal is de glorie kogelrond, maar soms kan hij zó gedeformeerd raken dat men hem nauwelijks meer als zodanig herkent. In dit artikel laten wij een aantal uitzonderlijke verschijningsvormen van de glorie de revue passeren.

Halocomplex op de Zuidpool, opgenomen op 2 januari 1998. Het complex bevat exotische halos zoals de Parry bogen en andere uiterst zeldzame halovormen.

In het stuk van D. Schreuder in Zenit over Hollands Wolkenluchten worden twee ontstaansvoorwaarden niet genoemd, te weten de vlakheid van het landschap en het monotone karakter ervan. Deze factoren trekken het oog naar de lucht vlak boven de horizon, waar de wolkenlucht het fraaist is.

In dit artikel laten wij een aantal randverschijnselen bij zonsverduisteringen de revue passeren die meestal wat minder in de aandacht staan. Het gaat hier om de blauwgroene schemer bij een diepe gedeeltelijke verduistering, zonnebeeldjes, sterren aan de hemel, de zwartheid van de ‘zonneschijf' tijdens de totaliteit, schijnbare en werkelijke lichtafname, de donkerte van de hemelkoepel, kransen bij coronalicht en nog wat andere feiten.

Na veertig jaar planeetfotografie door ruimtesondes is er eindelijk een halo gezien op een andere planeet. En hij is nog helder ook.

Foto van een heldere onderzon boven de Marsvulkaan Arsia Mons.

Volgens een oude mythe heeft Hollands licht buitengewone kwaliteiten. Het is het legendarische schijnsel op 17e eeuwse schilderijen. In hoeverre dit alles reëel is, wordt door een aantal personen besproken.  Mijn verklaring is dat Hollands licht op een contrasteffect berust, veroorzaakt door het eentonige en vlakke Nederlandse landschap dat er voor zorgt dat het oog zich al snel op de hemel op de hemel richt, waar verre wolken vlak bij de horizon een spectaculair aanblik kunnen vertonen (versies in Engels, Nederland, Duits, Frans en Spaans).

NB: Deze documentaire is in 2003 bekroond met een Gouden Kalf

De eerst-geboekstaafde waarnemingen van het Nova-Zemblaeffect - een lange-afstandluchtspiegeling - werden gedaan tijdens Willem Barents' derde tocht naar het Noorden (1596- 1597). Een stralenganganalyse toont aan dat de drie sleutelobservaties, op 24-27 januari 1597, alle gesimuleerd kunnen worden met één enkele, atmosferische temperatuurinversie. Ook blijkt dat het Nova-Zembla-effect zichtbaar kan zijn geweest over de centrale bergketen van het eiland. De door Gerrit de Veer gegeven richting waarin op 25 januari de schijnbare conjunctie tussen Jupiter en de maan werd gezien (noorden ten oosten) komt binnen één graad overeen met de berekende richting. De betrouwbaarheid van de waarnemingen, onderwerp van discussie gedurende vier eeuwen, lijkt hiermee aangetoond.

Zie de samenvatting van het gelijknamige artikel in het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde 66, 120-126 (2000)

Volgens de literatuur bedraagt deze +3. De helderheid van de hemel is tijdens de totaliteit vergelijkbaar met die tijdens schemering als de zon 5-5,5 graad onder de horizon staat.

Onder een wolkendek is een verduistering anders, maar niet meteen minder. Vooral het invallen van de duisternis is een adembenemende ervaring.

Dagboek opgemaakt tijdens mijn derde Antarctische expeditie: die naar de Zuidpool in het seizoen 1997/1998.

Een verslag wordt gegeven van de wetenschappelijke en persoonlijke belevenissen tijdens onze eerste Zuidpoolexpeditie (seizoen 1989/90) en tijdens onze tweede Antarctische expeditie in 1990/91 naar het Russische station Wostok.

Halocomplex op de Zuidpool, opgenomen op 2 januari 1990. Het complex wordt gedomineerd door halos afkomstig van plaat-kristallen: de bijzonnen, circumzenithale boog en de parhelische ring.

Een verslag wordt gegeven van de wetenschappelijke en persoonlijke belevenissen tijdens onze eerste Zuidpoolexpeditie (seizoen 1989/90) en tijdens onze tweede Antarctische expeditie in 1990/91 naar het Russische station Wostok. (zelfde artikel als in Zenit, 33 37-41 (1993)).

Een verslag wordt gegeven van de wetenschappelijke en persoonlijke belevenissen tijdens onze eerste Zuidpoolexpeditie (seizoen 1989/90).

Het menselijk oog is bijzonder gevoelig voor kleur en helderheid, maar nauwelijks voor polarisatie. Met een polarisatiefilter verandert dat en merken wij hoeveel polarisatie om ons heen is. Het is een genoegen om de wonderlijke wereld te bekijken die met zo'n filter zichtbaar wordt. In dit artikel wordt het polarisatiepatroon van de natuur getoond en toegelicht.

De heiligenschijn wordt vaak waargenomen op bedauwd gras als een helder aureool rond onze schaduw. Maar ook op droge begroeiing en op ruwe oppervlakken kan het verschijnsel worden gezien. De grote zichtbaarheid van nummerplaten en verkeersborden in koplamplicht berust op een technische toepassing van dit natuurfenomeen.

De regenboog is het bekendste, maar niet het meest voorkomende kleurige verschijnsel dat zich aan de hemel kan vertonen. Een geoefend waarnemer zal bemerken dat er vaak andere bogen verschijnen, die in fraaiheid zeker niet voor de regenboog onder hoeven doen.

De polarisatie van allerhande natuurverschijnselen wordt besproken en geïllustreerd aan de hand van 88 foto's.

De glorie is goed te zien vanuit vliegtuigen en vormt zich rond de schaduw van onze zitplaats. Vanaf grotere hoogten kan je zijn middelpunt zien. Maar ook in in de damp in een douchecel boven en kop thee of in je eigen adem zie je hem soms.

Halo's zijn sterk gepolariseerd. Niet door reflectie, maar door dubbelbreking. Daarom is de polarisatie beperkt tot zijn binnenste randje. Vooral bij bijzonnen is dat goed te zien: als men hem met een polarisatiefilter voor het blote oog bekijkt en dat filter ronddraait, dan schuift de bijzon heen en weer. Dit verschijnsel was nog niet eerder bekend.

De onderzon tekende zich helder af tegen de frontale bewolking bij Groenland op de foto die op 27 April 1975 door de ESSA-8 weersatelliet werd genomen. Dit is de eerste keer dat een halo op een satellietopname is opgemerkt.

‘Watertrekkende' wolken.

De kleur van de hemelkoepel kan zeer uiteenlopen. Behalve blaue kan hij varieren van wit naar loodgrijs en bij lage zonnestand van rood naar geel naar groen. Soms verschijnen er ook kleurrijke bogen of vlekken. De oorzaak van deze verscheidenheid is dat er naast moleculen andere deeltjes, zoals druppeltjes of stofdeeltjes,  in wisselende hoeveelheid in onze dampkring aanwezig kunnen zijn. De optische eigenschappen van deze deeltjes zijn bepalend voor de kleuren die we zien.

Zie de samenvatting van het gelijknamige artikel in Zenit, 4, 436-441 (1977)

Bij de ringvormige zonsverduistering van 29 April 1976 tekende de schaduw van de maan zich duidelijk af tegen de Sahara op de foto die om 9:37 UT door de NOOA-4 weersatelliet werd genomen.

Foto van een bijzon, benedenbijzon en een verticale boog ertussen, genomen vanuit een vliegtuig in maart 1972.

De verticale lichtstreep die F. van Loo 's nachts heeft gefotografeerd kan worden verklaard door een reflectie vaan een aardse lichtbron tegen een cirruswolk waarvan de ijskristallen één vlak horizontaal hebben georiënteerd. De dikte van die cirruslaag zou ongeveer 2 km hebben moeten bedragen.

De polarisatie van het hemellicht wordt beschreven en geïllustreerd aan de hand van twee fish-eye foto's. De eerste is een foto van de hemel door een polarisatiefilter, waar het gebied van sterkste polarisatie zich manifesteert als een donkere band; de tweede is een foto van de ‘donkere driehoek' die men als gevolg van polarisatie-effecten met het blote oog te zien krijgt in de reflectie van de lucht op een wateroppervlak.

De regenboog is ook te zien in wolken. Zo'n ‘wolkenboog' is wit, zodat hij met het blote oog nauwelijks opvalt. Maar hij verraadt zijn aanwezigheid door zijn sterke polarisatie.

De optische verschijnselen aan de hemel - kransen, regenbogen, halo's en glories - kennen alle hun analogon in deeltjesstrooiing. Voorbeelden worden getoond van deze verschijnselen in de hoekverdeling van atoom-atoom strooiingsexperimenten.

Tijdens een transatlantische vlucht werd een bijzon, en benedenbijzon en een boog ertussen waargenomen en gefotografeerd. De zonshoogte was ca 6°.

Waarnemingen van diverse halo's, inclusief de 22° halo, de circumhorizontale boog (vanuit Rhodos) en de onderzon worden gerapporteerd. De onderzon bleek sterk gepolariseerd. Pogingen om ook polarisatie bij de parhelische cirkel en de bijtegenzonnen waar te nemen hadden een negatief resultaat, ondanks dat ze door reflectie tot stand komen.

Het effect van het verdubbelen van overlappende halfschaduwen wordt uiteengezet en geïllustreerd met foto's.

De polarisatie van het blauwe hemellicht wordt beschreven en geïllustreerd met een fish-eye foto. De ‘donkere driehoek' die men als gevolg van polarisatie-effecten met het blote oog te zien krijgt in de reflectie van de lucht op een wateroppervlak wordt beschreven en geillustreed met een fish-eye foto.

Het polarisatiepatroon van het blauwe hemellicht, inclusief de negatieve polarisatie en het bestaan van neutrale punten, wordt beschreven en toegelicht. Twee foto's worden getoond die de polarisatie duidelijk te zien geven.

Aan de hand van drie foto's (twee met polarisatiefilter en één zonder) wordt polarisatie van regenbogen en van de lucht daaromheen toegelicht.