Vervormingen van de op en ondergaande Zon en Maan 1) (Plaat VI).

Bij lage zon ziet men soms de merkwaardigste vervormingen: dikwijls zijn de hoeken van het zichtbare segment afgerond, of de schijf schijnt uit twee samengevoegde stukken te bestaan, of men ziet onder de zon een lichtstreep die opstijgt terwijl de zonneschijf daalt; in andere gevallen gaat de zon niet nauwkeurig achter de gezichteinder onder, maar reeds enkele boogminuten hoger. Het schijnt dat deze vervormingen 's avonds afgewisselder zijn dan 's ochtends, wat aan meteorologische faktoren te wijten is (vgl. § 193); op windstille, wolkenloze dagen vormen zich de lagen van verschillende dichtheid het rustigst, zodat de vervormingen van de zonsrand beschouwd kunnen worden als een aanwijzing voor een stabiele toestand van de dampkring en een voorteken van goed weer. Is de zon te fel, dan houde men voor het oog een blaadje stanniol of gewoon papier, waarin een zuiver rond gaatje geprikt is, of gebruike een donker ‘lasglas’. Een toneelkijker is niet nodig, maar vergemakkelijkt de waarneming; men houde een goed donker glaasje voor de ogen (niet voor het objektief!), of gebruike ook hier het speldeprik-diafragma.

Het belangwekkendste gedeelte der verschijnselen begint meestal slechts 10 minuten vóór zonsondergang (of duurt tot 10 min. na zonsopgang). Bemerk tevens de kleurschakeringen der zonneschijf, die aan de zijde van de gezichteinder diep rood is, en waarvan de hogere delen geleidelijk in oranje en geel overgaan. Let ook op grote zonnevlekken die soms aanwezig zijn op de schijf, en die men tot ‘paaltjes’ uitgerekt kan zien.2)

Het fotograferen is interessant maar moeilijk; een gewone camera geeft veel te kleine zonnebeeldjes, alleen met een kijker van bv. 75 cm brandpuntafstand en 3 tot 10 cm opening krijgt men bruikbare opnamen, die minder dan 1 sekunde te belichten zijn. Deze belichtingstijd is zo kort, dat meebewegen van de kijker niet nodig is. Gebruik panchromatische platen en raadpleeg nog de litteratuur! (Vgl. Plaat VI.)

1) A.L. Colton, Contrib. Lick Obs., 1, 1895. - A. Riccò, Mem. spettr. ital. 30, 96, 1901. - Prinz, ibid. 31, 36, 1902. - Arctowski, ibid, 31, 190, 1902. - Wegener, Beitr. z. Phys. d. freien Atmosph., 4, 26, 1912. - A. Bracke: Déformations du Soleil (Mons, 1907), met litteratuur. - P.A.S.P. 45, 270, 1933. - Enz.

2) Havinga, Hemel en Dampkring, 19, 161, 1922.

PLAAT VI.

De ondergaande zon, vervormd door aardse straalkromming.

(Gefotografeerd met een lens van 1,50 m brandpuntsafstand, 5 cm middellijn, op panchromatische portretfilm, belichtingstijd 1/825 tot ⅕ sec.).

De oorzaak dezer optische vervormingen is niets anders dan de gewone

luchtspiegeling; en wel onderscheiden we weer de luchtspiegeling naar boven en naar beneden. We krijgen een goede benadering van de werkelijkheid, als we (met Wegener) aannemen dat de lichtstraal die van de Zon komtplotseling geknikt wordt bij een diskontinuïteitslaag.

Fig. 49. Zonsondergang met vervormingen door luchtspiegeling volgens ‘geval 1’.

Geval 1 (fig. 49): op de aarde rust een dunne laag warme

Fig. 50.

lucht PR, op de wijze zoals wij dit aangenomen hebben in fig. 49. We zien dus de Zon in de richting WZ. en tegelijk daaronder het gespiegelde beeld in de richting WP, terwijl de kim daartussen ligt (WR). Bij zonsondergang rijst er uit de schijnbare kim WP een afgeplatte tegenzon op, naarmate de Zon zelf daalt; ze verenigen zich op de plaats waar de echte Zon straks zal verdwijnen (WR). Dan schuiven de twee schijven steeds meer in elkaar, terwijl ‘ballonvormen’ enz. ontstaan.

Geval 2 (fig. 50): nu nemen we aan dat de lucht bij de grond kouder is, terwijl daarboven een warmere laag ABCD ligt (inversie.) Het punt M is het middenpunt der Aarde, waar omheen

twee cirkelbogen het niveau der zee en dat van de diskontinuïteitslaag weergeven. Stel u voor dat de waarnemer W in steeds vlakker richtingen gaat kijken: in de richting WA bereikt zijn blik de bovenrand van de Zon; in de richting WB ziet hij een iets lager punt, maar zijn blik valt al schuiner op de diskontinuïteitslaag; in de horizontale richting WC ontmoet hij de laag onder een zó grote invalshoek, dat de gezichtsstraal omgebogen wordt en niet meer de Aarde verlaten kan. Staat de waarnemer op een kleine hoogte boven het aardoppervlak, dan zal hij ook

Fig. 50. Zonsondergang met vervormingen door luchtspiegeling volgens ‘geval 2’.

onder een kleine hoek naar beneden kunnen kijken; de invalshoek neemt nu weer af, van de richting WD af en verder is de invalshoek op de diskontinuïteitslaag weer voldoende klein en kan de gezichtsstraal weer ontsnappen. Binnen het gestippelde hoekje om de horizontale richting bereiken den waarnemer dus geen stralen van buiten de Aarde, hij ziet een ‘blinde strook’ van hoogte 2 h.

Van alle koorden door W is de horizontale koorde WC diè welke de kleinste hoek maakt met de cirkel. Bewijs: in driehoek MWB is,

, dus

.

; men ziet dat het grootst is voorh = 0. - Bij de grens der totale reflektie is

, wanneern de brekingsindex der ene laag t.o.v. de andere voorstelt; schrijf nog

,n - 1 = δ, en benader cos h door 1 - ½h2, dan komt er:

of ongeveer

, daarn vrijwel 1 is.

Men ziet dat de blinde strook zich evenveel boven als onder de horizon uitstrekt (dubbel teken!). Voor H = 50 meter wordt = 78, 10-7; stelδ =

Eigenlijk zouden we nog moeten rekening houden met de gewone aardse straalkromming, maar het was ons alleen om de hoofdtrekken van het verschijnsel te doen.

Men begrijpt nu dat bij zulk een struktuur van de dampkring

Fig. 51. Vervorming van de zon bij aanwezigheid van verscheiden diskontinuiteitslagen.

de Zon reeds boven de eigenlijke gezichteinder moet ondergaan, nml. zodra ze de blinde strook bereikt. Bevindt zich de waarnemer op een heuveltje, of op het dak van een schip, dan zal hij waarschijnlijk de onderrand van de Zon van achter de blinde strook te voorschijn zien komen. Natuurlijk worden de beelden vervormd, nml. in vertikale richtingsamengedrukt boven de blinde strook, uitgerekt eronder.

Fig. 52. Meervoudige Maansikkels.

Naar Onweders. enz. 21, 51, 1900 en naar Reimann, Met. Zs. 4, 144, 1887.

In sommige gevallen vertoont het zonsbeeld verscheiden trapjes: die wijzen blijkbaar op de aanwezigheid van meer dan één diskontinuïteitslaag (fig. 51). Soms snoert zich een dergelijke bocht nog dieper in, tot een strookje zich van de bovenkant der Zon losmaakt, even blijft hangen, samentrekt en verdwijnt, dikwijls met prachtige groene straal-verschijnselen; daarna kan zich weer een volgend strookje afsnoeren, enz. (fig. 58).

Dergelijke vervormingen als aan de Zon vindt men ook bij de Maan; aan de smalle Maansikkel zijn ze bijzonder duidelijk waar te nemen (fig. 52).