Schaduwslierten

Het valt niet mee nieuwe waarnemingen over licht en kleur in het landschap toe te voegen aan die welke de Belgische hoogleraar Minnaert al bundelde in zijn serie `De natuurkunde van 't vrije veld'. Maar een enkele keer doet zich een kleine bijzonderheid voor waar Minnaert kennelijk niet bij heeft stilgestaan voor zover daarover binnen redelijke tijd zekerheid is te krijgen.

Een week of drie, vier geleden, nog voor die rare zomertijd werd ingevoerd, dumpte de NS de trouwe gebruikers van het binnendoorboemeltje tussen Rotterdam en Amsterdam zonder een woord van excuus op het station van Woerden. `Deze trein zal vandaag helaas niet verder rijden.' De beteuterde reizigers restte niet anders dan de langsrazende intercities te tellen en eerdere NS-reiservaringen uit te wisselen.

Het was half vijf. Er stond een frisse, vlagerige wind maar het zonnetje scheen met luste en hij wist het ballastbed onder de rails zo op te warmen dat de lucht erboven stond te trillen. Het ballastbed ter plekke bestaat uit steenslag, uit porfier, en de rails die erop liggen worden gesteund door betonnen dwarsliggers. Om de halve meter een nieuwe ligger. De spoorweg loopt van noordoost naar zuidwest. Aan de zuidoostzijde van de baan vindt men de verloederde resten van een oud moeras en wat verderop een fijn bedrijfsterrein. Aan de noordwestzijde ligt Woerden.

Het gaat om de lucht boven de ballast. Veel daaraan was raadselachtig. Om te beginnen trilde hij alleen in het zuidwesten, boven de rails waarachter de zon al tamelijk laag aan de hemel stond. Aan de lucht boven de rails die in het noordoosten wegliepen naar Breukelen was niets bijzonders te zien. Toch lijdt het geen twijfel dat de lage lucht er net zo warm werd als boven de rails naar Gouda.

Dat was één. Twee is dat de lucht alleen leek te trillen boven ballast en dwarsliggers die zich op wat grotere afstand van de waarnemer bevonden. Wie vanaf het perron naar beneden keek zag helemaal niets trillen, pas in de verte begon het. Liep je langs de perronrand in de richting van de zon dan schoof de grens tussen rust en onrust in gelijke snelheid met je mee.

Tenslotte was onbegrijpelijk dat de harde, vlagerige wind er geen moment in slaagde zóveel van de halfopgewarmde lucht boven de rails weg te blazen dat het trillen even helemaal wegviel.

Hoe nu verder? Eerst naar Minnaert. Minnaert bespreekt het fenomeen in een paragraaf die een soort opmaat is naar de beschouwing over het fonkelen van sterren. De luchtmassa boven de rails wordt ongelijkmatig opgewarmd, wijst hij de bekende weg, daardoor ontstaan lokale verschilen in dichtheid en brekingsindex. Minnaert gebruikt niet het voor de hand liggende woord `trillen' maar beschrijft het verschijnsel als fonkelen. Letterlijk: `'s Zomers of op een zonnige, koude lentedag ziet men de fonkeling van de glimmende spoorrails in de verte.'

Ook Minnaert heeft opgemerkt dat de `fonkeling' op enige afstand duidelijker is dan van dichtbij, maar hij werkt de waarneming onduidelijk uit. Klaarblijkelijk, schrijft hij, maakt het uit of we over een grotere afstand door de onregelmatig warme luchtlaag kijken. Prompt komt hij met een voorbeeld dat dat tegenspreekt: het trillen van de lucht die boven het dak van een in de zon staande auto wordt opgewarmd is vanaf grote afstand beter te zien dan van dichtbij. Het oog kijkt in beide gevallen toch door dezelfde hoeveelheid onrustige lucht.

Meer duiding heeft Minnaert niet. Daarom is onderzocht of de betreffende verschijnselen ook binnenshuis zijn op te roepen, dan zou er misschien wat te experimenteren zijn. In de herinnering was er altijd veel trillen boven het gasfornuis en het broodrooster maar toen het erop aankwam wou het niet zichtbaar worden. Zelfs toen het oude 480 watt-broodrooster al naar brandend bakeliet begon te ruiken trilde er niets boven het toestel.

Misschien, was de volgende gedachte, is het trillen beter zichtbaar te maken in projectie, dus als een soort `schlieren'-opname. Een kleine moeite om met een lamp een schaduw van het broodrooster op de muur te werpen en de projectie van de lege lucht erboven te bestuderen. Nog was er niets te zien, tot te binnen schoot dat de lamp met zijn eindige afmetingen natuurlijk elk zwak detail smoorde in een rommeltje van kern- en bijschaduw. En zo was het ook. Een felle gloeilamp, ontdaan van zijn armatuur, op voldoende grote afstand (een paar meter) van het broodrooster bracht de schaduw-schlieren opeens prachtig in beeld. Dat is te zeggen: als het broodrooster meer dan een halve meter voor de witte muur stond. Stond-ie er pal tegenaan dan was het trillen weer onzichtbaar.

Opmerkelijk hoe klein het gebied met schaduwslierten boven het broodrooster eigenlijk is. Het is duidelijk dat het trillen niet aangeeft waar de lucht warm is maar waar die slecht gemengd is. De warme, goed gemengde lucht hoog boven het rooster gaf geen schlieren.

Een groot genoegen om de schaduw-werveltjes even weg te wapperen met een oude krant (want dat lukte) en om vast te stellen dat ze binnen een halve seconde weer terug waren. Je zou bijna concluderen dat de straling van het rooster zeker zo'n groot aandeel had in de opwarming van de lucht als het directe contact met het hete oppervlak.

Kort daarna bleek dat het trillen van de lucht ook rechtstreeks was te zien als vanaf voldoende grote afstand over het broodrooster heen in de richting van de lamp werd gekeken. Maar bevond de waarnemer zich een graad of twintig of meer buiten de verbindingslijn lamp-rooster dan verdween het trillen weer. Het lijkt er dus op dat de Woerdense waarnemingen binnenskamers zijn te herhalen en dat de hoek tussen zon, object en waarnemer de doorslag geeft. Zit er een clou in Minnaerts notitie dat het `fonkelen' zo goed te zien is op een zonnige lentedag? Lage zon? Later mogelijk meer. De fysicus Gary S. Settles zette overigens een mooi artikel over `schlieren' en `outdoors' op internet.