Gloriecentrum

Kunt u mijn probleem oplossen, vraagt mevrouw T.K.F.-H. in R. Gegevens: vliegreis TWA Seattle-New York. Weersomstandigheden: blauwe lucht en zonneschijn. Zon hoog aan de hemel, want augustus. Waargenomen: prachtige ronde regenboog, zo te zien plat op de aarde, aan de voorpunt van de schaduw van het vliegtuig. De doorsnee van de regenboog was iets minder dan de totale vleugelbreedte. Al enkele jaren vraag ik aan mensen in mijn omgeving een verklaring, maar tevergeefs. Kunt u een bevredigende uitleg geven?

Antwoord: Ja, dat kan. De cirkelvormige regenboog, de regencirkel dus als het ware, die u heeft gezien wordt gewoonlijk 'glorie' genoemd. De desbetreffende glorie had zijn middelpunt in het voorste deel van de vliegtuigschaduw omdat u business class reisde. Had u economy class gereisd en achterin het vliegtuig gezeten, dan had de glorie zijn centrum achterin de vliegtuigschaduw gehad.

De glorie, die pas voor het eerst een juiste behandeling schijnt te hebben gekregen in 1965, wordt beschreven in de grote encyclopedieën, in het eerste deel van Minnaerts 'Natuurkunde van 't vrije veld' en in de Dover-publicatie 'Science from your airplane window' van Elizabeth A. Wood (laatste druk 1975, misschien nog leverbaar). Wood heeft ook een overtuigende kleurenfoto laten opnemen.

In een Engelse bewerking van Minnaerts eerste deel (Light and color in the outdoors, Springer Verlag, 1993) is zowel Minnaerts oorspronkelijke glorie-tekening opgenomen als een recente foto van een verschijnsel dat er verrassend veel op lijkt maar dat geen kleuren oplevert: de heiligenschijn. Dat is de lichtende aureool die rond de schaduw van het zonbeschenen hoofd zichtbaar wordt als die schaduw op bedauwd gras of tentdoek valt. Het is een soort retro-reflectie die beter bekend is van glasparels.

Glorie ontstaat op dezelfde plek en in dezelfde positie ten opzichte van de zon, maar kennelijk op veel kleinere druppels. De geraadpeegde literatuur laat in het midden hoe het precies gaat (het is diffraction, en anders dan bij de regenboog is de druppelgrootte van invloed) en weet als interessante bijzonderheid te melden dat het licht binnen de glorie sterk gepolariseerd is. Dat is met een Polaroid-bril te onderzoeken.

De andere vliegtuigwaarneming komt van emeritus-hoogleraar dr. C. de Jager (die nog een finale behandeling van de strandblink en de maanmiswijzing te goed heeft). De Jager bezorgde niet alleen een interessante waarneming, hij deed er gelijk de verklaring bij.

In juni maakte hij een reis per KLM naar de VS. Het vliegtuig gaf op een monitor continu informatie over hoogte, vliegsnelheid, temperatuur en nog zowat. Direct na de start, toen hij vlak onder een gesloten wolkendek op 1000 meter hoogte tussen Schiphol en de zee vloog, verscheen boven de voorzijde van de vleugel een damplaagje van 10 tot 20 centimeter dik. De vliegsnelheid was toen 250 km per uur en de temperatuur 10 graden.

“Verklaring: de snel langs stromende lucht expandeert boven de vleugel als gevolg van de bijzondere vorm van die vleugel. Vermoedelijk was de lucht op die hoogte, vlak onder de wolken, vrijwel verzadigd met waterdamp en trad in de bijna explosief optredende expansie condensatie van waterdamp op. Ik had dit zo nog niet eerder gezien.”

De AW-redactie staat hier werkeloos aan de zijlijn. Wat valt er nog aan toe te voegen? Misschien alleen dit dat onverwachte dampvorming (maar dan als 'tiptrails' aan de uiteinden van vleugels) hier al eens eerder is opgevoerd in een stukje dat overigens voornamelijk over 'contrails' ging: de condensstrepen die hoogvliegende vliegtuigen in de blauwe lucht tekenen.

Praktisch in dezelfde vleugelzone als die waarin De Jager zijn damp zag blijkt zich trouwens een optisch verschijnsel voor te doen dat, is de AW-ervaring, ook niet vaak in beeld komt: een intrigerende lichtbreking die eveneens samenhangt met de plotselinge afname van de luchtdichtheid boven de voorkant van de vleugel. Kijkt de luchtpassagier vlak over de vliegtuigvleugelvoorkant naar een rechte lijn op de aarde (een weg, een oever, de rand van een gebouw), dan ziet hij in die lijn een kromming optreden zodra die onder de vleugelrand schuift. Het verschijnsel wordt besproken in Wood's 'Airplane window' en uitvoeriger, met illustraties, door Jearl Walker in het septembernummer van Scientific American (1988). Het loont de moeite er eens naar uit te zien. Vliegt men met een snelheid die de geluidssnelheid enigszins benadert, dan kan een nòg spectaculairder fenomeen in beeld komen: lichtreflecties tegen schokgolven, zie Scientific American.

Nog even terug naar de netgenoemde 'contrails' die hier op 23 maart '95 zijn behandeld. Contrails zijn typische mengwolken ('mixing clouds'). Ze ontstaan uit de vermenging van twee luchtsoorten (in casu: de omgevingslucht en de uitlaatgassen van de vliegtuigmotor) die elk apart onderverzadigd zijn aan waterdamp maar na menging niet meer. Als dan voldoende condensatiekernen aanwezig zijn, en in uitlaatgas is dat zo, ontstaat zichtbare condens.

De lezer kan ook zelf makkelijk mengwolken maken door even een fluitketel met water op het gas te zetten. De stoom die na verloop van tijd uit de tuit blaast is een mengwolk. Maar hoe weten wij zo zeker dat er binnen de fluitketel al geen dikke mist hangt, vraagt de kritische lezer. Het ligt toch voor de hand dat de lucht binnen de ketel zwaar oververzadigd is?

Wel, kritische lezer, dat inzicht danken wij aan de foto's die mevrouw C.B. te A. onlangs maakte toen haar fluitloze fluitketel stoom blies terwijl een laagstaand zonnetje door de keukenjaloezieën scheen. Tot haar verbazing zag zij de ketel kringen blazen. Het hart van fluitketelstoomwolken is glashelder! Wie eenmaal weet hoe het zit, ziet het ook zonder jaloezie-hulp aan het dichtheidsverloop in de stoomwolk.