Koffiemist

Bijna tien nachten met schitterende grondmist achter de rug. En bijna steeds was de mist nog volop aanwezig op het moment dat 's ochtends de zon opging. Daardoor kon vaak zonder speciale hulpmiddelen worden vastgesteld dat er nauwelijks zonnevlekken waren. Vorig jaar rond deze tijd was dat anders.

Of de dunne laag grondmist, waar de koeien soms net overheen keken, na zonsopgang steeds nog nèt een beetje dikker werd, zoals Minnaert beweert (deel twee van `De natuurkunde van 't vrije veld') kon niet worden bevestigd. Wel werd een andere mooie waarneming gedaan.

Wie deze dagen vanuit de trein, op dat alleraardigste treinreisje van Amsterdam via Breukelen, Woerden en Gouda naar Rotterdam, bij Abcoude de eerste witte weilanden in beeld krijgt raakt onder de indruk van de volstrekte bewegingsloosheid van de grondmist. Het is, zoals de dichter al vond, alsof er een witte deken over het land is geworpen. Alsof de mistdruppeltjes werkelijk zweven zonder van plaats te veranderen, zoals trouwens ook vaak wordt beweerd. In werkelijkheid vallen ze, maar worden steeds nieuwe bijgevormd.

Dan komt ter hoogte van Baambrugge het spoor opeens langs het Amsterdam-Rijnkanaal te lopen. Ook daarboven hangt mist. Maar het is wilde mist. De mist slaat er van het water omhoog als de damp van een pan hete soep.

Dat was de waarneming: volmaakte rust boven de weilanden, wilde beweging boven het water. De eerste veronderstelling was dat het kolken werd teweeggebracht door de vele schepen die er door het kanaal ploegen. Maar al gauw werd duidelijk dat de `riviermist' ook boven vaarten en sloten waar nooit iets doorheen vaart voortdurend in beweging is. Rust boven het weiland, beweging boven de sloot. Het moest wel aan het water zelf liggen.

Grondmist ontstaat bijna altijd tijdens heldere, windstille nachten waarin zich een `inversie' vormt. Dat is een situatie waarbij de temperatuur dicht tegen de grond aan lager is dan een paar meter hoger. Het besef drong door dat zo'n inversie, zo kort na de zomer, natuurlijk niet makkelijk tot stand komt boven wateroppervlakken. Veel water is immers nog lekker warm.

Daarom afgelopen donderdag maar eens bij Breukelen poolshoogte genomen. 't Was kwart voor acht, de zon kwam net op en boven het Amsterdam Rijnkanaal bewoog de beweeglijke mist. Over de weilanden lag die stille witte nevel. Een kleine moeite om daar met de meegebrachte elektronische thermometer een inversie aan te tonen. Op borsthoogte was het ongeveer 12 graden Celsius, vlak boven het natte gras nog geen 8. En het kanaalwater? Dat stond nog op 19 graden!

Minnaert verklaart het effect zonder al te expliciet te worden: boven het relatief warme water handhaaft zich een opstijgende luchtstroom, inclusief turbulentie. Als het klopt moeten de mistverschijnselen boven water na een koude winter in maart of april heel anders zijn.

De overgang, op deze plaats, naar waarnemingen aan hete koffie lijkt geforceerd, maar is het niet. Al eens eerder is hier stilgestaan bij het fijne, dunne mistlaagje dat op goed hete, sterke koffie of thee te zien is als die met strijklicht worden beschenen. Het laagje, dat een beetje poederachtig aandoet, blijft zichtbaar tot koffie of thee tot een graad of 60 is afgekoeld.

Opvallend aan het laagje zijn de donkere lijnen en lijntjes die er doorheen lopen. Ze wisselen voortdurend van plaats. Het valt niet mee daar een goede verklaring voor te vinden (men beschouwt ze vaak als een afspiegeling van temperatuurverschillen in de koffie) en misschien is die er ook nog steeds niet. De eerste goede beschrijving die ervan gegeven werd, is te vinden in het september/oktober nummer 1971 van American Scientist (volume 59, blz. 534). Vincent J. Schaefer bespreekt er op luchtige toon zijn `Observations of an Early Morning Cup of Coffee'. Met behulp van een binoculaire microscoop bestudeerde hij het mistlaagje op een hoeveelheid sterke koffie die in een leeg sardineblikje van onderen werd warmgehouden door een elektrisch strijkijzer. Later verving hij de koffie door water met inkt, nog later gebruikte hij glycerine.

Vermeldenswaard is dat in de koffiemist prachtige kleuren te zien zijn als men er met een sterke zaklamp scherend overheen schijnt en net over het koffie-oppervlak in de richting van de lamp kijkt.

Schaefer beschrijft het miniatuur-mistverschijnsel als een voorbeeld van `Stefan flow' maar daarmee wordt, volgens internet, immiddels wat anders bedoeld. Waar het om gaat is dat het laagje bestaat uit fijne waterdruppeltjes die, anders dan de mistdruppels bij Abcoude, wèl echt zweven. Ze blijven op hun plaats dankzij een evenwicht tussen zwaartekracht en de opwaartse kracht die door verdampende watermoleculen wordt teweeggebracht.

De druppeltjes zijn praktisch allemaal even groot. Zware druppels ontbreken omdat die terugvallen in de koffie. Heel kleine druppeltjes waaien weg. Overigens zijn de druppeltjes die overblijven helemaal niet zó klein: deze week bleek dat ze al met een goede loep als bolletjes te zien zijn.

Schaefer heeft een hele reeks aardige proefjes met zijn koffiemist gedaan. Zo bleek hij in staat het koffie-oppervlak in een mum mistvrij te krijgen door er een statisch geladen haarkam bij te houden. Zijn conclusie - terecht of niet - was dat de druppeltjes kennelijk ook elektrisch geladen waren - wat haast zeker óók een rol moet spelen in het zweven.

Het laatste proefje viel deze week moeiteloos te herhalen met behulp van een rubberen luchtballon. Die krijgt een enorme lading als-ie even krachtig wordt opgewreven aan trui of overhemd. Alle hete koffie die binnen een straal van 50 cm van deze ballon kwam werd als door onzichtbare hand schoongeveegd: weg mist. Interessant is dat de gewone dampwolken die veel hoger boven de hete koffie wervelden absoluut niet op de ballon reageerden. Die druppeltjes zijn dus waarschijnlijk niet geladen. Maar hoe zit dat dan met de dikke waterdruppels die uit de keukenkraan lekten en vanaf enorme afstand naar de ballon toe vlogen?

    • Karel Knip