Optische verschijnselen

Inleiding

Peter Paul Hattinga VerschureLichtstralen van de zon en de maan komen niet ongehinderd door onze dampkring heen. Zij ontmoeten in onze luchtlaag allerlei deeltjes, zoals waterdruppeltjes, stofdeeltjes en ijskristalletjes, en niet in de laatste plaats de luchtmoleculen zelf. Deze soorten deeltjes hebben alle een specifieke uitwerking op lichtstralen en leiden zo tot bepaalde verschijnselen aan de hemel. Regelmatig gevormde deeltjes, zoals waterdruppels en ijskristallen, hebben spiegelende en lichtbrekende eigenschappen waardoor zij in staat zijn invallende lichtstralen volgens een karakteristiek patroon aan de hemel of in het landschap te bundelen. Als dat gebeurt zie je lichtvlekken of -bogen verschijnen. Deze lichtbundeling gaat in veel gevallen gepaard met kleurschifting, en gebeurt ten opzichte van bepaalde vaste punten aan de hemel, zoals de lichtbron of het zenit. Daarom hebben deze lichtverschijnselen vaak de gedaante van een boog of cirkel(deel) met spectrale kleuren. Omdat de verschijnselen te verklaren zijn middels de leer van het licht, de optica, worden zij aangeduid als optische verschijnselen.

Strikt genomen zijn deze optische verschijnselen geen meteorologische, maar natuurkundige verschijnselen.

De aanwezigheid van een bepaald optisch verschijnsel aan de hemel geeft evenwel informatie over de aard van de op dat ogenblik aanwezige deeltjes in de dampkring, en heeft dus meteorologische betekenis.

Men spreekt daarom ook wel van meteorologische optica.

 

Waarnemen

Optische verschijnselen worden vooral teweeggebracht door de lichtstralen van de zon en de maan. Hierna zal verder alleen over ‘de zon’ worden gesproken, maar daarmee wordt evengoed de maan als lichtbron bedoeld. Veel verschijnselen doen zich voor in het gebied aan de hemel nabij de zon (soms tot vlákbij de zon), en kunnen dus alleen worden gezien door in de richting van de zon te kijken. Daarom wordt eerst hier de waarschuwing gegeven: kijk nooit zondermeer recht in de zon ! Om verschijnselen in de buurt van de zon te zien moet je ervoor zorgen dat de zon voor de ogen is afgedekt, door de hand vóór de zon te houden, danwel zó te gaan staan dat de zon precies achter een dakrand, paal, schoorsteen of de kop van een straatlantaren staat. Verder is voor een goede waarneming van de hemel nabij de zon een donkere zonnebril onmisbaar. Dit laatste geldt natuurlijk niet voor waarnemingen bij de maan. Onder bepaalde omstandigheden kunnen optische verschijnselen ook worden gezien in het schijnsel van kunstmatige lichtbronnen, zoals straatlantarens. Zie ook de foto's!

 

Halos aan de hemelkoepelOptische verschijnselen schematisch afgebeeld.

Haloverschijnselen aan de hemel.

Boven: plaats aan de hemelkoepel,

Onder: projectietekening van dezelfde figuur in het platte vlak.

De letters duiden de volgende halovormen aan:

a   -- kring van 22 graden ('kleine kring')

bb -- bijzonnen van 22 graden

cc -- bovenraakboog en benedenraakboog van 22 graden

d   -- circumzenitale boog

e   -- bovenzijdelingse raakboog van 46 graden

ff   -- parhelische ring

kk -- benedenzijdelingse raakbogen van 46 graden

r    -- zoncave boog van Parry

ss -- onderste bogen van Lowitz

 

Het opmerken van optische verschijnselen is een zaak van ervaring. Je moet de omstandigheden herkennen waaronder de verschijnselen zich kunnen voordoen, en weten waarnaar je moet uitkijken. Ervaring begint met het zien van een regenboog of een heldere kring om de maan. Dat zijn dingen die snel de aandacht trekken. Wie kijkt niet naar die donkere regenbui, of naar die heldere volle maan? Daarom vallen deze verschijnselen aan veel ongeoefende mensen al op. Al veel minder mensen zien de bijregenboog ('dubbele regenboog'), laat staan een halo bij de zon, met raakbogen of de zuil. Er staan vele boeken en websites ter beschikking voor nadere informatie. En de rubriek Optische verschijnselen van Weerspiegel biedt door de jaren heen talloze voorbeelden van de meest uiteenlopende optische verschijnselen, gewoon met het ongewapende oog waargenomen in Nederland.

 

Pollenkrans

'kleine kring' in Cirrostratus

Pollenkrans vlakbij de zon.

De zon zelf is nét afgedekt door de straatlantaren. Deze krans ontstaat in stuifmeelkorrels en is alleen bij helder, onbewolkt weer te zien. Veel mensen hebben dan last van pollenallergie.

Halo: de kring van 22 graden of 'kleine kring' in Cirrostratus. De zon staat achter het gebladerte.

 

 

 

Halo Circumzenitale boog en bovenraakboog Halo bijzon en bovenraakboog in Cirrostratus
Halo: heldere circumzenitale boog (1) en zwakke bovenraakboog van 22 graden (2), in dunne Cirrostratus.

Halo: bijzon van 22 graden (1) en de bovenraakboog van 22 graden (2).

 

Halo bijzonnen Halozuilen bij de maan en bij lichtmasten

Halo: bijzonnen van 22 graden, links en rechts van de zon. De bijzonnen ontstaan in Cirrus en Cirrostratusbewolking.

De zon is afgedekt door een donker glaasje.

Halo: lichtzuilen boven lantaarns én door de maan, tijdens uitsneeuwende mist bij een temperatuur van min 7 graden. Links van de maan is ook een bijmaan van 22 graden te zien.

 

Zuil

Ring van Bishop

Halo: zuil boven de zon. De zon zelf is te zien door het donkere glaasje.

 

Ring van Bishop, tengevolgde van fijn vulkanisch stof in de stratosfeer. Deze ring is daarom alleen bij wolkenloze hemel te zien.

 

Het waarnemen houdt ook het documenteren in van wat men heeft gezien. Daarvoor worden bij de VWK twee soorten meldingsformulieren gebruikt. Formulier A is bestemd voor het overzicht van gedurende een maand waargenomen verschijnselen, terwijl formulier B ruimte biedt om bijzondere waarnemingen uitvoerig te beschrijven. Let wel: dat kan een verschijnsel zijn dat je kent en waarvan je weet dat het maar zeldzaam voorkomt, maar ook iets dat je niet kunt thuisbrengen. Ook dan maak je een uitvoerige beschrijving.

Irisatie in Altocumulus lenticularis Krans in Altocumulus.jpg
Iriserende wolk. Let op de kleuren langs de rand van de Altocumulus lenticularis.

Krans om de zon in Altocumuluswolken. De zon is afgedekt door een donker glaasje.

 

Conclusie

Het zal duidelijk zijn: die eenvoudige noemer optische verschijnselen omvat een zeer breed en gevarieerd scala van verschijnselen. Het gaat in deze inleiding te ver om die te bespreken. Wij verwijzen hier naar enkele websites en boeken waarin u zich op aangename wijze in deze materie kunt verdiepen. De foto's op onze VWK-site geven een indruk van enkele optische verschijnselen zoals we die in Nederland regelmatig kunnen zien. Daarom heb ik met opzet geen foto's van buitengewone of superheldere verschijnselen geplaatst.

 

Meer weten?

Boeken:

Minnaert, M. De natuurkunde van 't vrije veld (3 dln.), Zutphen, 1968/1970

Greenler, R., Rainbows, Halos, and Glories, Cambridge/New York/Sydney, 1980

Tape, W., Atmospheric Halos, Antarctic Research Series vol. 64, Washington D.C., 1994

Tape, W., en Jarmo Moilanen  Atmospheric Halos and the Search for Angle x, Washington D.C., 2006

 

Websites:

VWK ---> Achtergrond ---> Halo's

www.atoptics.co.uk (van Les Cowley, de absolute topper met zeer instructief beeldmateriaal én downloads over alle soorten optische verschijnselen, en verdere links)
HaloSIM simulatie programma

www.meteoros.de (uitgebreid beeldarchief)

 

 

 

 

22-01-2013 | WS_Rubriek_Optisch | 96
© 2019 Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie