De ijsmannen van de Andes ontstaan door kaatsend licht

Penitentes worden ze genoemd, de rijen puntige ijskegels die zich vormen op grote hoogten in de droge Andes. Die naam verwijst naar de boetelingen met witte gewaden en puntmutsen die tijdens de Spaanse Goede Week in processies lopen.

In een artikel in Physical Review Letters (25 september) verklaren Franse onderzoekers onder leiding van Bruno Andreotti hun ontstaan, inclusief hun afmetingen.

Bekend was dat penitentes ontstaan uit ijsvlakten waarboven de lucht rustig, koud en droog is. Onder de felle woestijnzon smelt het ijs niet maar verdampt het meteen waarna puntige pilaren overblijven.

Die pieken en dalen ontstaan door een soort ‘zelfbelichting’ van het sneeuwoppervlak. Licht dat op de sneeuw valt wordt in alle richtingen gereflecteerd. Als er al kleine sneeuwheuveltjes zijn, valt een deel van het gereflecteerde licht op de dalen en flanken, maar niet op de toppen. Zo verdiepen bestaande rimpelingen zich tot witte kegeldoolhoven.

Toch kan deze verklaring niet het hele verhaal zijn, omdat die opgaat voor heuvels van alle afmetingen, terwijl echte penitentes zeer vaste afmetingen hebben. Meestal zitten er enkele decimeters tussen de pieken.

Andreotti's analyse van verdamping, menging, lichtverstrooiing en warmtetransport wijst op een cruciale rol van een stabiel laagje lucht om de penitentes heen, waarbinnen de waterdampconcentratie varieert. Buiten dit omhullende luchtlaagje is de waterdamp gelijkmatig gemengd.

De afstand tussen de penitentes moet zo'n honderd maal de dikte van van dat luchtlaagje zijn, voorspellen de formules. Ofwel: enkele decimeters, wat heel aardig klopt. Ook maakt de luchtlaagverklaring duidelijk waarom penitentes zich alleen in de absolute luwte vormen: alleen dan is het grenslaagje stabiel.

    • Bruno van Wayenburg