(ERK ALS KOMPAS
Waar zijn al die
neutrino's?
zonne-
Oriëntatie
verschijnsel
bij zeer vele
godsdiensten
■EVESTIGING VAN ZWERFTOCHT DER POLEN
DAG 9 FEBRUARI 1974
bouwers van kerken en cathedralen in Engeland in vroe-
eeuwen zullen zich niet ervan bewust zijn geweest, dat
met hun werk een bijdrage zouden leveren tot huidige
jerzoekingen over het nog steeds niet goed verklaarde
schijnsel van het zwerven'' van de aardmagnetische
tn.
ch is dat volgens Sidney Searle, een meteoroloog en na-
ator van de Britse marine, wel degelijk het geval zoals
schrijft in een boeiend artikel in het Engelse wetenschap-
ijke tijdschrift New Scientist (vol. 61 nr. 879 pag. 10
V Aan dit artikel zijn de meeste feitelijke gegevens om-
at opmetingen aan Engelse kerken iin de volgende be-
•8 ouwing ontleend.
Wetenschap en
technologie
door P. Bok
in de begintijd van het chris-
af, dus sinds het begin van
jaartelling, is het de gewoonte
jest kerken te bouwen met de
in oost-westelijke rich-
Deze „oriëntatie" op het oos-
n beginsel naar het heili-
and, bleef gehandhaafd ook toen
i verrezen in plaatsen, waar
het geheel niet meer op ging:
oosten van een plaats in ons
ligt niet Jeruzalem maar zo
nabij Moskou.
zijn de begrippen oost en west
de windrichtingen noord
mid. Maar er zijn in principe
noordpolen (en bijgevolg ook
zuidpolen), namelijk de geogra-
pool en de magnetische pool.
jeografische pool is het punt
op de (denkbeeldige) as waar-
Ie aarde wentelt het aardopper-
snijdt. De magnetische pool is
punt waarnaar de kompasnaald
e polen liggen niet op
tilde punt, en bovendien heeft de
lietische pool iets van een zwer-
Hij verandert voortdurend van
vaak heel ver van de geogra-
pool af, en heeft deze zwerf-
a door de eeuwen, duizenden
Biljoenen jaren al ondernomen,
zijn aanwijzingen voor, dat het
magnetische veld in het verre
den al eens of meer plotseling
(epoold" is, d.w.z. dat de magne-
noordpool en de zuidpool van
ts verwisselden.
iheel kloppende theoriëen om-
de oorzaken van al deze ver-
(nselen bestaan er nog niet. Er
uiteenlopende verklaringen mo-
waarop wij hier echter niet
ingaan.
/el er vele miljoenen jaren ge-
nog geen mensen waren, dus
mensen die dergelijke,
igische verschijnselen zouden
opmerken en noteren voor het nage
slacht, weten we toch vrij veel over
die poolomzwervingen uit langver-
vlogen tijden, dank zij het paleomag-
netisme. Bij de vorming van ijzer
houdende gesteenten werden de
ijzerdeeltjes gemagnetiseerd in de
richting van het aardmagnetisch
veld. Gaat men nu miljoenen jaren
later na, hoe die richting van het
ertsmagnetisme is, dan kan men
vaststellen waar zich de magnetische
pool bevonden heeft ten tijde van
de vórming van het gesteente.
Maar dat wil nog niet zeggen, dat
dan zonder meer de plaats van de
pool in die tijd is vast te stellen.
Daarvoor zijn metingen aan de hand
van even oude gesteenten op vele an
dere plaatsen op de aarde nodig. Al
leen wanneer het magnetisme in die
gesteenten duidelijk allemaal wijst
naar één bepaald punt, mag men
aannemen, dat dit punt de magneti
sche pool was in die periode. Klopt
een waarneming niet met waarnemin
gen elders, dan moet aangenomen
worden dat die ene afwijkende rich
ting van het magnetisme veroorzaakt
is doordat het gesteente na de vor
ming van plaats is veranderd of is
gedraaid.
Via metingen, die laatstgenoemde
verschijnselen aantoonden, heeft men
de drift der continenten vastgesteld.
Terug naar de Engelse kerken
van Sidney Searle. Hij verrichtte me
tingen aan ongeveer dertig kerken,
en voorts drie pottebakkersovens,
waarover later meer.
Hgt bleek hem toen, dat de kerken,
daterend van ongeveer de eerste
eeuw van onze jaartelling tot in de
negentiende eeuw, kennelijk op het
kompas en niet op de sterren op de
lijn oost-west waren georienteerd.
Bij een oost-west-orientatie op de
sterren zouden zich geen meetba
re verschuivingen hebben voorge
daan in de afgelopen twintig eeuwen,
waarin de aardas steeds vrijwel pre
cies op de poolster gericht is geble-
Veel van de metingen kon hij ver
richten aan de hand van zeer oude
fundamenten, waarop in later
eeuwen nieuwe gebouwen werden op
getrokken. Waren de data van fun
dering en bouw bekend, dan kon op
één plaats de magnetische poolricli-
ting gevonden worden in twee ver
schillende perioden van de geschie
denis: de fundamenten bleken iets an
ders georiënteerd te zijn dan het jon
gere kerkgebouw.
Soortgelijke verschillen vond
Searle bij kerkgebouwen, die door de
eeuwen heen telkens werden uitge
breid. Een treffend voorbeeld daar
van was de Holy Trinity Church in
Bosham, Sussex, waarvan de funda
menten en verschillende delen stam
men uit 340, 630, 980, 1180, 1200 eti
1500. Zij vertoonden alle verschillen
de oriënteringen, zij het dan dat die
verschillen af en toe klein waren.
In sommige gevallen bleek een heel
stadspatroon althans wat het oude
centrum betreft te wijzen op een
oriëntatie op het kompas. De kerk
was in die tijden het centrale deel
van de gemeenschap, die zich als het
ware op dit gebouw richtte. Deze
stadsoriëntatie is ondermeer het ge
val in Chichester aan de zuidkust bij
het eiland Wight. De dwarstraverse
door het stadje Weststreet-Eaststreet
tussen West Gate en East gate wijkt
8 graden naar het zuiden af ten op
zichte van het geografische oosten.
De nabijgelegen cathedraal, iets eer
der gebouwd in de twaalfde eeuw
toont een afwijking van elf graden.
Weer iets eerder werd in die buurt
het St. Mary Hospital gebouwd,
waarvan de kapel een afwijking toont
van 15 graden. Dit zijn opmerke
lijke cijfers omdat zij vallen in de
trend van de poolverplaatsing uit die
periode.
In de negentiende en twintigste
eeuw zijn de aanwijzingen, die men
uit kerkoriëntatie kan krijgen over
verplaatsing van de magnetische pool
niet erg betrouwbaar. Men gaf min-
3AAR
0
200
4Q0
600
1200
1600
1800
fPBl
2000
\-
5a!
fk
O-
3
1
1
15 10 5 0 5 10
WEST 4QOST
DECLINATIE MAGN. POOL
15 20 25 30
In deze grafiek naar gegevens uit het artikel van Searit
in New Scientist is het verloop van de deviatie van de geogra
fische noordpool voor Engeland in de loop der eeuwen sinds
het begin van onze jaartelling aangegeven als een door
lopende kromme. Deze kromme werd samengesteld uit de
meetgegevens betreffende "georiënteerde" kerken. De ge
streepte kromme geeft de pooldeclinatie tussen het eind van
de tiende en het eind van de achttiende eeuw aan de hand
van paleomagnetische gegevens. Deze krommen kloppen op
merkelijk goed. De dikke zwarte stippen duiden op de drie
pottebakkersovens, die bij het onderzoek waren betrokken.
der om de mystieke oost-richting van
een kerk en nam het er daarom wat
minder nauw mee. Voorts moesten in
die tijden, waarin de kerk niet meer
het allesbeheersende centrum van de
samenleving was, de bouwplannen
wel worden aangepast aan de in
reeds bestaande bebouwingen be
schikbare terreinen.
In zijn metingen heeft Searle ook
drie pottebakkersovens betrokken. In
deze ovens vindt men ijzerhoudend
gesteente, dat bij bouw gesmolten is
geweest. Ook daarbij zijn de ijzer
deeltjes die tijdens dit vormingspro
ces gericht zijn door het aardmagne
tisch veld. Deze gegevens zou men
kunnen vergelijken met het paleo
magnetische gegevens, wanneer men
de juiste datum van de bouw van
de oven kent. Van deze drie was dit
laatste het geval. De metingen wer
den niet door Searle verricht maar
reeds eerder door Aitkin en Weaver,
waarover zij rapporteerden in het
Journal of Geomagnetism and Elec
tricity (vol. 17 p. 391).
De zodoende onafhankelijke gege
vens over deze ovens bleken nauw
keurig te kloppen met de resultaten,
die Searle had gevonden aan de hand
van het kerkonderzoek.
Dat valt onder meer af te iezeti
uit de hierbij afgedrukte grafiek,
waaruit de declinaties van de oost-
west-lijn in de loop der eeuwen aan
de hand van het kerkonderzoek is
aangegeven als een gebogen doorlo
pende lijn. De drie zwarte punten op
die lijn geven de oven-metingen aan.
Zeer interessant is, dat de „ker-
ken-lijn" voor de periode van het
begin van de elfde eeuw tot aan het
begin vain die achtltiende eeuw
vrijwel samenvalt met een lijn, die
is samengesteld op grond van ande
re wetenschappelijk metingen door
geheel onafhankelijke onderzoekers
op een eerder tijdstip. Deze onder
zoekingen betroffen voornamelijk het
paleoma gnetisme. De tekening is ge
maakt aan de hand van gegevens
van het artikel van Searle.
Het onderzoek van Searle neeft
niet alleen waarde omdat het be
staande theorieën omtrent poolzwer-
vingen bevestigt en bovendien de mo
gelijkheid opent om verfijningen aan
te brengen in de curve van deze de
viaties sinds het begin van onze jaar-
Wanneer wij in bijgaand arti
kei schrijven over „oriëntatie op
het oosten" is dat een pleonas
me: oriëntatie immers betekent
letterlijk „gerichtheid op het oos
ten". Later heeft het woord een
meer algemene betekenis gekre
gen.
Niet alleen het christendom
kent in zijn kerken deze oriën
tatie. In vele religieuze en maat
schappelijke bouwwerken vinden
wij de gerichtheid op het oosten
terug, ook lang voor het christen
dom zijn intrede deed. De gedach
te hierachter was de gerichtheid
op de plaats waar de zon opkomt,
de plaats waar het licht „van
daan" komt. De zon komt welis
waar niet altijd in het oosten op,
maar dit is wel voor iedere plaats
op aarde het gemiddelde over een
jaar genomen.
Vele heilige plaatsen, graven,
tempels, zelfs enerzijds huizen en
anderzijds hele steden werden
vroeger „georiënteerd", d. w. z.
zo gericht 'dat de hoofdrichting
naar het oosten wijst. Het stra-
tennet van Peking was oorspron
kelijk gericht op de plaats waar
de zon opkwam bij de overgang
tussen zomer en herfst, dwz. net
oosten. In Griekenland en Rome
kende men ook vóór onze Jaartel
ling al deze oriëntatie in vele ge
bouwen. De tempel van Salomo
was gericht met de ingang naar
de opkomende zon.
Niet uitsluitend de zon of het
oosten werd als richtpunt geno
men. De Egyptenaren oriënteer
den hun tempels naar de op
gangsplaats van de ster die gold
als behorend bij of geïdentificeerd
werd met de god. aan wie de tem
pel was gewijd. Niet alleen een
hemellichaam maar ook een
heilige plaats kan de richting b.v.
van gebed bepalen, zoals Jeru
zalem voor het Jodendom en Mek
ka voor de Islam.
In het vroege christendom hield
men vast aan de oriëntatie bij
het gebed, mede op bijbels-sym
bolische gronden en uit prak
tische overwegingen had dit tot
gevolg, dat de kerken met hun
lengteas in oost-west- richtinp
werden gebouwd.
In vele gevallen bevonden al
taar en apsis zich in het oostelijk
gedeelte. Dat was bijvoorbeeld t
geval in de Geboortekerk te Beth
lehem, de Aya Sophia in Con-
stantinopel, verscheidene kerken
in Rome en sinds de vijfde eeuw
alle kerken in Klein Azië, Grie
kenland en Noord-Afrika.
Maar ook de omgekeerde vorm
waarbij de ingang op het oosten
uitzag en het altaar in het weste
lijk gedeelte stond, kwam vooral
in het westen veel voor, bv de
Apostelkerk in Constantinopel en
de oude Sint Pieter in Rome. In
deze kerken stond de priester tij
dens de dienst achter het altaar,
en keerden ook de gelovigen zich
bij bepaalde gebeden naar het
oosten, dus naar de ingang van
de kerk.
In de Middeleeuwen won de
eerstgenoemde vorm van oriënta
tie meer en meer veld tot hij
tenslotte reeds in de twaalfde
?euw de enig gebruikelijke werd
De reformatie heeft de oriën
tatiegedachte over het algemeen
niet overgenomen. Bij de rooms-
katholieken bleef zij in principe-
gehandhaafd al heeft men zich la
ter in de praktijk moeten aanpas
sen aan de eisen van de situatie
ter plaatse toen de kerk niet meer
het alleen-zaligmakende centrum
ran de samenleving was gewor
den.
Het algemene, zeer ver
breid voorkomende verschijnsel
van de oriëntatie in letterlijke zin
biedt een mogelijkheid, met be
trekkelijk eenvoudige hulpmidde
len en derhalve zonder al te gro
te kosten een onderzoekingspro
ject op te zetten, om de omzwer
vingen van de aardmagnetische
polen in de laatste duizenden Ja
ren, waarin allerlei bouwwerken
graven etc. kunnen worden geda
teerd, nauwkeurig vast te leggen
Aan de hand van een zo samen
gestelde declinatie-curve zouder
wellicht andere oudheidkundige
relikwieën kunnen worden geda
teerd, wanneer andere methoden
daartoe tekort schieten.
Hoe betrekkelijk klein van om
vang het onderzoek van Searle
aan de hand van Engelse kerker
ook is geweest, het kan een be-
tangrijke impuls geven tot eer
veel breder opgezette studie.
telling. Er is nog een heel ander as
pect aan verbonden, dat historisch-
wetenschappelij'k van belang is.
De Chinezen hebben vrij zeker
ongeveer tweeduizend Jaar voor het
begin van onze jaartelling het kom
pas uitgevonden. Het is natuurlijs
om het even of je naar het ene uit
einde van een kompasnaald kijkt of
naar het andere,'maar zij zeiden dat
de naald naar het zuiden wees. Wij
plegen op kaarten etc, meestal het
noorden als richtingsaanduiding te
vermelden. Het was reeds geruime
tijd zeker, dat de Chinese uitvinding
van het kompas al voor het begin
van onze jaartelling in het Midden
Oosten was geïntroduceerd. Maar fot
dusver nam men aan, dat het kom
pas eerst in de tiende eeuw zijn weg
naar Europa had gevonden. Tot dat.
ogenblik zou voor reizen, noodzake
lijk georienteerde bouwwerken -te.
alleen richtingbepaling door de ster
ren en de zon zijn toegepast.
Nu blijkt uit de onderzoekingen
van Searle, dat het kompas in het
westen al duizend jaar eerder ge
meengoed was. Zonder dit kompa*
zouden de kerken in Engeland an
het begin van de Jaartelling tot de
elfde eeuw niet kenneliik op kompas
richting georienteerd kunnen zijn
Dit betekent dat ook 'n herzien mg
van de opvattingen nodig is omtrent
cultuurtechnische uitwisselingen voor
het begin van onze Jaartelling. Deze
uitwisseling blijkt heel wat intensie
ver geweest te zijn, dan wij tot dus
ver hebben aangenomen.
Waar zijn eigenlijk al die neutri
no's met hoge energie, die door de
zon moeten worden uitgestraald? Ko
men ze eigenlijk wel in de zonnestra
ling voor? Dat zijn vragen, die de
Amerikaanse fysicus van Brookha-
ven National Laboratory Raymond
Davis Jr. zich stelt na een intensief
onderzoek, dat hij nog steeds voort
zet.
Sinds de latere jaren vijftig nam
men in wetenschappelijke kringen
algemeen aan, dat de kernfusie-re
acties in het centrale deel van de
zon moesten leiden tot het uitstralen
van een behoorlijke hoeveelheid neu
trino's. Deze aanname vloeide voort
uit zuiver theoretische overwegin
gen.
De Leidse Pieterskerk (foto P. Bok) zoals deze er in 1949 uit
zag. De lange as van ook deze kerk met de voormalige hoofd
ingang naar het westenwijkt (ongeveer 12 graden) af van de
Davis zette een proef op om de
theorie experimenteel te bevestigen
door deze neutrino's aan te tonen in
de zonnestraling, die de aarde bereikt.
In de eerste vijf jaren, tot 1972,
kwam hij tot verrassende resulta
ten: nog niet een tiende van de ver
wachte hoeveelheid meende hij met
zijn ingenieuze meetapparaat te
kunnen aantonen.
Tijdens een recente bijeenkomst
van de Internationale Astromische
Unie in Warschau heeft William A.
Fowler van het California Institute
of Technology een overzicht gege
ven van meer recente resultaten van
het speurwerk van Davis en daarbij
bleek de situatie voor de theoretici
nog veel minder rooskleurig te zijn
geworden, aldus een bericht in de
Scientific American (Jan. 74 pag 50
ev)het schijnt dat het aantal neu
trino's dat de aarde van de zon be-
ïcifct wellicht saechts 'n dertigste is
van wat de theorie voorspelde, en
misschien zelfs helemaal nihil be
draagt.
Waaruit weer blijkt, dat we nog
lang niet het fijne weten van de
kernfusieprocessen die zich in de zon
afspelen, en die wij naarstig als
onuitputtelijke energiebron op aar
de proberen na te bootsen.
Davis heeft zijn experiment niet
kinderachtig opgezet. Hij bouwde
een tank, die ongeveer 400.000 liter
tetrachloorethyleen bevat ergens in
een diepe schacht van de Homestake
goudmijn in Lead (Zuid Dakota)
Ongeveer 22 procent van de mas
sa van tetrachloorethyleen bestaat
uit chlorine-37. Wanneer de kern
chlorine-37 reageert met een neutri
no ontstaat een kern van het radio
actieve argon-37.
Zulke reacties zijn echter uiterma
te schaars, voornamelijk als gevolg
van het feit dat neutrino's geen
meetbare massa hebben, geen mag
netisch moment noch een elektrische
lading. Alleen bij een voltreffer is
de reactie mogelijk.
Het is ook daarom, dat de appa
ratuur werd opgesteld diep in 3en
mijn. De neutrino's passeren de bo
venliggende aardlagen gemakkelijk,
maar andere deeltjesstraling, die
verstorend op het experiment Kan
werken, wordt door die aardlagen
geabsorbeerd.
Na verloop van een dag of vijftig
verwijderde Davis via betrekkelijk
eenvoudige procédé's het argon37.
en bepaalde daarvan het radio-actie
ve verval.
Het gaat hierbij om bijzonder klei
ne hoeveelheden. Volgens de theore
tici zou ongeveer één reactie door
een neutrino per dag in de tank moe
ten plaats vinden. Tot verbijstering
van Davis en vooral die theoretici,
bleek na de Jongste metingen slechts
één treffen per maand te hebben
plaatsgevonden, en dan bovendien
nog met een mogelijke meetfout,
die het aantal tot nul zou reduceren.
Volgens Fowler zijn er maar twee
redelijke verklaringen voor dit merk
waardige resultaat. In de eerste
plaats zou het mogelijk kunnen zi;n,
dat de neutrino's vervallen oi
verdwijnen op hun weg van de zon
naar de aarde.
De tweede verklaring zou kunnen
zijn, dat elke 250 miljoen Jaar de sa
menstelling van de "brandstof" in
het inwendige van de zon verandert.
De zon zou dan warmer worden,
enigszins uitzetten en dan afkoelen,
tot een punt waar de thermonucleai-
re reacties stoppen. De zon zou dan
weer een paar miljoen jaren alleen
straling-produceren door middel van
gravitatie- en warmte-energie.
Wanneer die tweede verklaring jmst
is, is in het verleden de stralings
energie van de zon telkens voor pe
rioden van ongeveer vijfmiljoen jaar
met tussenruimten van 250 miljoen
jaar geringer geweest. Deze vermin
dering in de straling zou geweldige
repercussies hébben voor de aarde.
Men zou er ondermeer het period'ek
optreden van ijstijden kunnen ver
klaren.
Fowler besloot zijn overzicht over
de experimenten van Davies met de
opmerking: "Het is duidelijk, ia»
het mysterie van de ontbrekende
neutrino's een boeiend wetenschap
pelijk detective-probleem is voor
sterrekundigen, natuurkundigen,
chemici en geologen".
