Opinie

    • Karel Knip

De warmtestraling van een oog

Wekelijks stuit Karel Knip in de alledaagse werkelijkheid op raadsels en onbegrijpelijke verschijnselen. Deze week: hoe vindt de Belgische politie een wildkampeerder in het groen?

foto iStock

Het begon met een kampeervakantie in de Belgische Ardennen. Na een nacht vol regen en onweer op een bobbelige kapvlakte in een uitgestrekt bos, ver van waar de Belgen wonen, stond ’s ochtends vroeg toch de Belgische politie voor de tent. “C’est interdit.” Eén uur om te vertrekken. Grote mond? U kunt ook een amende krijgen.

Hoe voor de drommel en droes wisten ze je te vinden? Donkergroene tent, donkergroene rugzak - gebruiken ze warmtegevoelige apparatuur? Thermal imaging? En kan de wildkampeerder zich daartegen verdedigen?

Als infanterist had je destijds een buitengevechtsjas die een infrarood-behandeling had ondergaan. Met zo’n jas aan was je voor de vijand onzichtbaar, zei de sergeant, althans in het donker. Daarom moest je ’m nooit wassen want dan ging de beschermende coating eraf.

Decennia lang gepeinsd over de vraag waar de warmte bleef die je, met die jas aan, kennelijk niet meer uitstraalde. Pas afgelopen week drong door dat de gevechtsjas alleen beschermde tegen ‘actief infrarood’. De nachtzichtapparatuur van weleer registreerde de reflectie van infrarode straling die een sterke ir-bron uitstraalde. De coating absorbeerde die straling. Het maskeren van de lichaamswarmte die soldaten zelf produceren is nog steeds niet eenvoudig, het kwam in juli 2013 ter sprake in Popular Mechanics. Je loopt tegen de wetten van de fysica aan, zei luitenant-kolonel Tim O’Neill. De warmte moet érgens ontsnappen, or you will reduce the soldier to a hot, stinky puddle.

Dat het bij warm weer zo verdomde benauwd kan zijn achter een bril wordt dan weer nergens beschreven

Google-afbeeldingen heeft onder ‘thermal imaging’ prachtige illustraties van het warmtebeeld van de mens zoals moderne infrarood-apparatuur dat registreert. Zelfs zwaar aangeklede mensen steken af tegen hun omgeving. De huidtemperatuur van de naakte mens varieert van ongeveer 32 op de rug van de hand tot 34 graden tussen de schouders. In het gezicht kunnen warmere plekken zitten. Opvallend warm zijn de ogen waarvoor waarden van 34 tot 35 graden worden opgegeven. Dat geldt dan voor het niet-doorbloede hoornvlies in het midden, vlak voor de ooglens. Naar de randen toe loopt de temperatuur op en onder het ooglid is het al bijna 36 graden.

Het is heel precies onderzocht omdat uit afwijkende oogtemperaturen oogaandoeningen en ook andere lichamelijke veranderingen kunnen worden afgeleid. Als met het stijgen van de leeftijd het traanvocht geleidelijk van samenstelling verandert, waardoor dat sneller verdampt dan voorheen, dan wordt het oog niet alleen droger, maar ook kouder. Dat is zo’n effect. Ook onder invloed van stress of inspanning kan de oogtemperatuur veranderen, het is bij paarden en honden waargenomen.

Vóór 1968 werd de temperatuur van het proefdieroog bepaald door er geminiaturiseerde thermokoppels of thermistors (warmtegevoelige weerstanden) tegen aan te drukken of – onder verdoving – in te steken. Later werd toepassing van infrarood-thermografie aantrekkelijker en kwam vast te staan dat de oude metingen de temperatuur hadden onderschat omdat de thermokoppels en thermistors steeds (‘als koelvinnen’) veel warmte hadden afgevoerd.

Zó precies en reproduceerbaar bleek de thermografische meting dat een tijdlang is overwogen voortaan de temperatuur van het oog als maat te gebruiken voor de lichaamstemperatuur (de ‘kerntemperatuur’). Uiteindelijk bleek het oor daarvoor geschikter.

Google Scholar draagt nog veel meer interessante ooginformatie aan. We lezen dat de contactlens – tegen de verwachting in – het hoornvlies afkoelt en dat de oogtemperatuur onder invloed van wind ook sterk kan dalen. Een briesje van 0,5 m/s heeft al een paar graden effect.

Benauwd

Dat het bij warm weer zo verdomde benauwd kan zijn achter een bril wordt dan weer nergens beschreven. Het verwarrende is dat de brillen van brildragenden er op thermografische opnames altijd als koele plekken uitzien. Glas is slecht doorlaatbaar voor het langgolvige infrarood dat de ogen en hun omgeving uitstralen (de piek ligt rond de 9400 nanometer) en je zou dus zeggen dat het glas opwarmt door de geabsorbeerde oogstraling en op zijn beurt gaat stralen. Maar de helft van de straling gaat natuurlijk weer terug richting oog en er is ook nog de wind die langs de buitenkant van het glas strijkt. De amateur rekent niet makkelijk aan dit soort warmtebalansen.

Om toch wat Fingerspitzengefühl voor de materie te krijgen is afgelopen week met een gewone thermometer invasief gemeten aan hete soep die in een rond soepbord kon afkoelen. Gebonden soep was het, een dun papje van tarwebloem om precies te zijn, waarin geen stroming meer optrad. Het goedje was tot borrelens toe verhit en daarna snel overgebracht in een bord dat net zo koud was als de keuken (18 graden). Na vijf minuten stond het centrum van de soep op 64 graden, de rand op 54,5. Vijf minuten later was dat 57,5 en 49,5. Herhaling van de proef met een tot 60 graden voorverwarmd bord leidde tot iets hogere absolute waarden maar een even groot verschil tussen centrum en periferie: 8 à 10 graden.

Het is de bevestiging van een oude wijsheid: soep is aan de rand van het bord het minst heet. Maar waarom? Dat de rand van het bord (als een koelvin) veel warmte afvoert is na het bovenstaande niet aannemelijk. Waarschijnlijk is de verdamping aan de periferie groter dan boven het centrum. En de soep staat er lager, natuurlijk.

    • Karel Knip