Nova Zembla-effect

Volgens de overwinteraars op Nova Zembla keerde de zon in 1597 te vroeg van de poolnacht terug. Altijd zijn hun waarnemingen in twijfel getrokken. Ten onrechte.

NOVA ZEMBLA, 24 januari 1597. Vroeg in de morgen ziet Gerrit de Veer, een van de overwinteraars in het Behouden Huijs, de zon terug na de lange poolnacht. Het is voor deze jonge scheepsmaat een belangrijk moment, dat hij vastlegt in zijn dagboek. Als hij het tegen Willem Barentsz, de leider van de expeditie, vertelt, is deze verrast. Volgens de tabellen wordt de zon namelijk pas twee weken later verwacht en bevindt zich op dat moment nog onder de horizon – en dus uit het zicht. Barentsz twijfelt of ze al die tijd de datum wel goed hebben bijgehouden. Als ze echter een dag later een samenstand (conjunctie) van Jupiter en de maan waarnemen, die inderdaad voor die dag staat voorspeld, is Barentsz gerustgesteld. Maar drie dagen later zien ze de zon opnieuw, dit keer `in zijn volle rondicheyt'. Het zal vierhonderd jaar duren voor er een bevredigende verklaring komt voor dit optische verschijnsel, dat tegenwoordig het Nova Zembla-effect wordt genoemd. In het aprilnummer van het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde publiceert de Groningse natuurkundige Siebren van der Werf, samen met drie co-auteurs, deze week de bevindingen van een speurtocht die hem de afgelopen vier jaar heeft bezig gehouden.

Op zijn kamer in het Kernfysisch Versneller Instituut in Groningen vertelt Van der Werf dat er nogal wat te doen is geweest over de waarnemingen van De Veer. ``Bij zijn terugkeer in Amsterdam kon De Veer niet aannemelijk maken dat zijn dagtelling juist was geweest. De waarneming van Jupiter vergrootte de twijfel alleen maar, omdat die planeet volgens de tabellen op de dag van de conjunctie óók onder de horizon schuil ging.'' Men deed het af met de verklaring dat Barentsz en zijn mannen de Juliaanse kalender zouden hebben gebruikt. Die was in 1582 vervangen door de Gregoriaanse en liep daarop tien dagen achter: 24 januari was dus eigenlijk 3 februari geweest. En toen stond de zon weliswaar nog steeds onder de horizon, maar niet ver meer en misschien was hij door kromming van het licht in de atmosfeer net zichtbaar.

Rond 1900 beschreven poolreizigers echter soortgelijke waarnemingen. Van der Werf besloot uit te zoeken of er wat mis was geweest met de dagtelling van De Veer. Van der Werf: ``We weten dat zich in Het Behouden Huys een Nederlandse vertaling bevond van het handboek van Pedro de Medina. Daar staan declinatietabellen voor de zon in, voor iedere dag van het jaar. Bij iedere zonshoogtemeting vermeldt De Veer de gebruikte declinatie en omgekeerd kun je dus de dag terugvinden en vergelijken met de dagtelling zoals die in zijn journaal staat.''

Uitgaande van het handboek van Pedro de Medina lijkt op het eerste gezicht slechts een derde van de waarnemingen van De Veer te kloppen. Maar Barentsz had zelf ook declinatietabellen gemaakt, die hij publiceerde in zijn Caertboeck dat een eerdere reis in het Middellandse zeegebied beschrijft. Het leek logisch dat ook die tabellen in het Behouden Huys aanwezig waren. Aan de hand van een facsimile, aanwezig in de Groningse Universiteitsbibliotheek, kon Van der Werf inderdaad bijna alle andere waarnemingen van De Veer dateren (Arctic, juni 1998).

Toen de betrouwbaarheid van de dagtelling van De Veer zeker was gesteld, wilde Van der Werf ook een verklaring voor het Nova Zembla-effect proberen te vinden. Eind december 1996 zette Karel Knip hem in zijn rubriek Alledaagse Wetenschap op het juiste spoor. Bij het Nova Zembla-effect is er sprake van meervoudige reflectie van licht aan een temperatuurinversie in de atmosfeer. Als de grond koud is en de lucht helder, kan door uitstraling de temperatuur aan het aardoppervlak sterk dalen en flink lager worden dan de temperatuur van hogere luchtlagen: een inversie. Bij een bepaald temperatuurprofiel van de lucht is de kromming van een horizontale lichtstraal precies even groot als die van de aarde. In de praktijk reist het licht al kaatsend door de atmosfeer, als een laserbundel in een glasvezel. Later kwam Van der Werf er achter dat ook Kepler al in 1604 een in wezen juiste verklaring had gevonden.

Ook het raadsel van de waarneming van Jupiter wist Van der Werf op te lossen. Op het moment van de conjunctie zoals dat in de tabellen was beschreven lijkt Jupiter – onder de horizon – precies in lijn te staan met de rechte schaduwrand van de maan. Door het Nova Zembla-effect wordt hij echter zó ver opgetild, dat hij zichtbaar moet zijn geweest. Van der Werf: ``Van een conjunctie was geen sprake meer. Twee uur later, toen de maan en Jupiter zich twee kompasstreken verder bevonden, was het beeld wel zoals het behoorde te zijn. En dat was niet in de voorspelde richting, maar wel in de richting die De Veer geeft. Niemand had daar ooit veel aandacht aan besteed.''

KOMPASSTREKEN

Het aardmagnetisch veld rond Nova Zembla had in 1597 een afwijkende richting ten opzichte van het geografische noorden van ongeveer twee kompasstreken (22° 30'). Men dacht – geheel in lijn met het beeld dat van hem bestond – dat De Veer vergeten was te corrigeren voor die afwijking. Maar Van der Werf ontdekte dat er in Het Behouden Huijs twee verschillende kompassen waren. Het ene, het `alghemeen kompas' was magnetisch, en was in feite het scheepskompas. Het andere, een loden kompasroos, was op instigatie van Barentsz vlak bij het huis geplaatst en aan de hand van de zon op de juiste noord-zuid richting uitgelijnd. En uit zijn dagboek blijkt overduidelijk dat De Veer dit vaste kompas had gebruikt en ook wist van de afwijking van het scheepskompas. Op 8 februari schrijft hij dat hij de zon had zien opkomen in het ZZO en had zien ondergaan in het ZZW `welverstaende opt Compas dat wy by ons huijs van loot ghemaeckt ende opten reghten meridiaen ghestelt hadden, anders scheeldet op ons alghemeen Compassen 2 streecken ruijm'.

De richting waarin De Veer de conjunctie had waargenomen was dus geen magnetische peiling, en komt binnen een graad overeen met het door Van der Werf berekende resultaat. De Veer is daarmee volledig gerehabiliteerd. Zijn `waerachtige beschryvinghe' van een verschijnsel `ter werelt noyt so vreemt ghehoort' draagt terecht de naam van het eiland waar het voor het eerst werd waargenomen.

Siebren Y. van der Werf, Günther P. Können, Waldemar H. Lehn, Frits Steenhuisen: `Waerachtighe Beschryvinghe van het Nova-Zembla-effect'. Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, april 2000.

    • Rob van den Berg