Aardse bliksem beïnvloedt atmosfeer Blauw stof In Natura Correlator maakt reuzengat zichtbaar WOENSDAG 17 MEI 2000 In de lucht om ons heen wemelt het van de stofdeeltjes. Het zijn er onvoorstelbaar veel. Ze zijn zo klein dat we ze met het blote oog niet of nauwelijks kunnen zien. We merken echter wel degelijk dat ze er zijn. Als er een paar wat al te ver in onze neus komen, zetten we het op een niezen. En wie met stofzuigen en stofdoek in de weer is, weet er ook van mee te praten. Ondanks deze onprettige bijkomstigheden zouden we het stof dat in de lucht zweeft niet graag willen missen. Zonder stof zou de he mel niet meer blauw zijn. Er zouden geen wolken meer zijn, geen sneeuw en geen regen. Romantische lieden, dichters en schilders zouden niet meer in vervoering kunnen raken door de fantastische kleuren van een zonsondergang. Vergeleken met de grootte van de aarde vormt de lucht die onze planeet omgeeft maar een heel dun laagje. Deze dampkring heeft weliswaar geen duidelijk afgebakende bovenste grens, maar de dikte kan toch worden vastge steld op slechts ongeveer vijfhonderd kilometer. De be nedenste laag is voor ons uiteraard het belangrijkst. Dat is de troposfeer, die een dikte heeft van gemiddeld zes tien kilometer. Daarin is de voor het leven onontbeerlijke zuurstof aanwezig. Daarin ook spelen zich de voortdu rend wisselende weersomstandigheden af. Van volledig droge lucht wordt maar eenentwintig pro cent gevormd door zuurstof. Achtenzeventig procent be staat uit stikstof. De resterende één procent is een meng sel van koolzuur, ozon en andere gassen. Verder zijn er altijd massa's stof en sporenelementen in de lucht. Maar lucht is natuurlijk zelden droog. Ze bevat waterdamp. Zonder dit gas zou er geen bewolking zijn. Want wolken bestaan uit waterdruppeltjes die zich om stofdeeltjes en andere vaste kernen vormen. Rondom zulke vaste ker nen ook vallen de druppels naar beneden. Zonder water damp geen regen. Zonder regen geen leven. Van de blauwe hemel zou je niet vermoeden dat hij vol stof en gas zit. Hij ziet er zo schoon, fris en helder uit. Toch zijn het juist die talloze minuscule deeltjes die hem blauw doen lijken. Dat het zonlicht daarbij een belang rijke rol speelt is iedereen wel duidelijk. Maar slechts weinig mensen staan er bij stil waarom het juist de kleur blauw is. Om hierachter te komen moeten we nagaan wat er gebeurt, wanneer zonlicht de aarde bereikt en on ze dampkring binnenkomt. Het wordt dan opgevangen en in alle richtingen gereflecteerd door de stofdeeltjes, waterdruppels en gasmoleculen. Een andere naam voor deze reflectie is verstrooiing. Het felle, kleurloze zonlicht is in feite een mengsel van alle kleuren van de regenboog. Deze ontstaat immers uit breking van zonlicht. Omgekeerd zijn alle kleuren weer terug te bundelen tot wit, dat wil zeggen kleurloos licht. Net als elk geluid heeft iedere kleur een eigen golflengte. Verschillende golflengten van licht worden in verschil lende mate verstrooid. De kortste golflengten worden het meest verstrooid. Deze zijn te vinden aan de blauwe kant van het spectrum. Blauw licht dus. De verstrooiing van blauw licht is tien keer groter dan die van bijvoor beeld rood licht. Blauw overtroeft dus in de lucht alle an dere kleuren. Door het geweldig grote aantal deeltjes ko men de blauwe lichtgolven vanuit alle richtingen van de hemel. Al dat blauw bij elkaar zorgt ervoor dat de lucht blauw is. De hemel lijkt een gesloten blauwe koepel, maar feitelijk zien we slechts een dunne laag gas dat blauw oplicht te gen de inktzwarte duisternis van de ons omringende ruimte. Als er geen sprake was van verstrooiing van licht zou een wolkenloze lucht zwart zijn. Wanneer je in een vliegtuig opstijgt en hoger in de atmosfeer komt zie je heel goed dat ze ijler wordt. Er zijn naar boven toe steeds minder deeltjes, zodat de verstrooiing van het licht al lengs geringer wordt. De lucht wordt donkerder blauw. Ruimtevaarders bewegen zich in een volledig zwarte omgeving. Daar wordt het zonlicht door niets gereflec teerd. Behalve door de astronauten en hun ruimtevaar tuig zelf. Het zijn voornamelijk de kleine deeltjes in de dampkring die kortgolvig blauw licht verstrooien. Grotere deeltjes verstrooien zowel de korte als de lange golven. Zijn er als gevolg van vervuiling veel grotere deeltjes in de lucht, dan oefenen andere kleuren hun invloed uit op het blauw. Dat wordt minder intens. Boven steden en indu striegebieden is de lucht vaak bleekblauw of zelfs melk wit. In het leven van alledag is de verstrooiing van helder, kleurloos licht soms goed te zien. Iemand die een sigaret rookt stuurt bij elke keer dat hij rook uitblaast ongeveer vier miljoen deeltjes van allerlei aard de lucht in. Als je er met de zon in de rug naar kijkt zie je het licht door de rookdeeltjes verstrooid worden. De rook ziet er dan blauw uit. Vooral tegen een donkere achtergrond. Net als de blauwe lucht tegen het zwarte decor van het heelal. THEO SCHILDKAMP Bliksemontladingen op aarde hebben een veel grotere invloed op de om de aarde liggende stralingsgebieden (de Van Al- len-gordels) dan tot nu toe werd gedacht. Binnen een se conde na elke aardse bliksem schicht worden vanuit de Van Allen-gordels grote hoeveelhe den elektronen 'gedumpt' in de bovenlagen van de atmosfeer. Deze ontdekking is van belang voor het radioverkeer met be hulp van om de aarde draaien de satellieten. En misschien be ïnvloedt het ook de weermachi- nerie, ons klimaat dus. Ook zou het meer licht kunnen werpen op het onverklaarbare uitvallen van sommige (communicatie) satellieten in het verleden. Een groep geofysici van de Amerikaanse Stanforduniversi- teit heeft dat gepubliceerd in het wetenschappelijke tijd schrift Geophysical Research Letters. De groep, onder leiding van prof. Umran Inan, hoofd van Stanfords Laboratorium voor Ruimte-, Telecommunica tie- en Radiowetenschappen, heeft sterke aanwijzingen ge vonden dat bliksemontladingen op aarde het verlies van elektro nen veroorzaken in de Van Al- lengordels. De geofysici deden hun onder zoek met behulp van een net werk van radio-ontvangers in een aantal Midden-Amerikaan se staten. Met het netwerk, dat Holographic Array for Iono spheric Lightning (HAIL) ge noemd wordt, registreert men langgolvige straling dat door de Amerikaanse marine wordt uit gezonden. Op deze golflengten kan men veranderingen in de elektrische geleiding van de ionosfeer, het deel van de dampkring dat zich vanaf zo'n 65 kilometer hoogte verder naar boven uitstrekt, de tecteren. Door te registreren met een aantal ontvangers, ver spreid op het aardoppervlak, weet men waar zich in de io nosfeer zo'n storing, door bom bardementen van elektronen, voordoet. Dat blijkt steeds bin nen een seconde te gebeuren na een bliksemontlading. „Het gebeurt op een veel grote re schaal dan ooit werd ver moed", zegt Inan. „Maar het gebeurt lang niet bij elke ontla ding en het treedt ook niet op in de ionosfeer boven de plaats waar zich een zware ontlading voordoet. Het gebied in de io nosfeer waar een elektronenin- Binnen een seconde na elke aardse bliksemschicht worden vanuit de Van Allen-gordels grote hoeveelheden elektronen 'gedumpt' in de bovenlagen van de atmosfeer. foto taco van der eb jectie optreedt, kan wel duizen den kilometers verwijderd lig gen van de plaats waar een bliksemontlading optrad." Als voorbeeld haalt Inan een re gistratie aan die op 18 oktober 1998 tot stand kwam. Boven Austin, Texas trad een serie bliksemontladingen op tijdens een opkomende onweersbui. Een seconde later registreerde men een enorme ionosferische storing die 400 kilometer noor delijk van Austin begon en he lemaal tot in de staat Zuid- Dakota gevolgd kon worden. „Dat was tevens de grens van ons detectiegebied", zegt pro fessor Inan, „dus de storing zal zich nog wel verder hebben verspreid. Het is maar goed dat lang niet alle bliksemontladin gen door deze storingen wor den gevolgd. De gevolgen voor de ionosfeer zouden anders veel ingrijpender zijn. Overi gens worstelen we nog met de vraag waarom de ene bliksem niet en de ander wel door zo'n storing wordt gevolgd." „De elektronenbundels worden- meegevoerd met de zonnewind en komen terecht in bepaalde delen van het magnetische veld dat de aarde omgeeft en dat ge genereerd wordt door de aard kern", legt Inan uit. „Ze worden als het ware gevangen gehou den en schieten van het ene uiteinde van een magnetische veldlijn naar het andere. Totdat ze door iets worden bevrijd; in dit geval een bliksemontlading op aarde waardoor stralingsgol- ven langs diezelfde veldlijnen omhoogschieten." „Dit proces wordt dus sterk be ïnvloed door de zon die nu een piekperiode in zijn elfjarige cy clus nadert. Het aantal massale elektroneninjecties in de io nosfeer en daarmee de versto ringen in de radiocommunica tie zouden daar wel eens dras tisch door toe kunnen nemen. We begrijpen de onmiddellijke omgeving van onze aarde nog niet echt goed." De elektronenbombardemen ten kunnen ook gevoelige on derdelen van de satellieten, zo als chips en andere elektroni sche circuits beschadigen en onklaar maken. Waarschijnlijk moet een aantal gevallen uit het verleden, waarbij de verbinding met een satelliet plotseling uit viel, aan dit soort processen worden toegeschreven. De storingen in de ionosfeer oefenen ook een zekere invloed uit op de energiehuishouding van onze dampkring als geheel en in feite dus ook op het mon diale klimaat, al is de precieze rol ervan volstrekt duister. De Van Allengordels werden in 1958 ontdekt door de Ameri kaanse fysicus James Vein Allen met behulp van de eerste Ex- plorersateflieten. Er is sprake van twee gordels die de aarde in de vorm van een soort 'dou ghnut' ter hoogte van de Eve naar omgeven. De kleinste be vindt zich tussen 1000 tot 5000 kilometer hoogte boven het aardoppervlak en bevat zowel elektronen als protonen. De tweede strekt zich tot ongeveer 25.000 kilometer boven de eve naar uit en bevat hoofdzakelijk elektronen. BEN APELDOORN Met behulp van een nieuw in strument, de correlator, zijn Nederlandse en Zweedse radio sterrenkundigen erin geslaagd de directe omgeving in het ra- diogebied zichtbaar te maken van een reusachtig zwart gat in het centrum van een melkweg stelsel op 100 miljoen lichtjaar afstand. Het is voor het eerst dat er op zo'n afstand zó scherp 'gekeken' kan worden. Het zwarte gat is een half miljard maal zo zwaar als onze eigen zon en wordt omgeven door materie die zeker enkele hon derdduizenden graden heet is. Een aantal radiotelescopen in Europa nam aan de totstandko ming van de registraties deel en Nederland speelde daarbij een centrale rol. In het Drentse Dwingeloo is namelijk het JIVE gevestigd, een afkorting van Joint Institute for VLBI in Euro pe, en op zijn beurt is VLBI een afkorting van Very Large Baseli ne Interferometry. De aanduiding VLBI maakt dui delijk hoe men werkt: met zeer grote basislijnen. Men laat een aantal grote radiotelescopen, in dit geval in Italië, Duitsland, Engeland, Polen, Zweden en Nederland, naar hetzelfde ob ject 'kijken' en de radioregistra ties worden naderhand samen gebracht. Door dat griezelig precies te doen ontstaat een ra diobeeld alsof dat is geregi streerd met een vele honderden kilometers grote radiotele scoop. Een dergelijke manier van waarnemen heet interfero- metrie. Hoe groter een radiotelescoop, des te scherper de daarmee ver kregen radiobeelden. Hetzelfde Een door de Hubble-ruimtetelescoop geregistreerde opname van melk wegstelsel NGC-4261.Rechts het VLBI-radiobeeld, links het radiospec- trumn van dat beeld. foto gpd geldt ook voor optische telesco pen, waar met veel kleinere golflengten, namelijk die van zichtbaar licht, gewerkt wordt. Dat impliceert tevens dat radio telescopen veel grotere 'spie gels' (beter woord: antennes) moeten hebben dan optische telescopen om beelden met een vergelijkbare scherpte te ont werpen. Cryptogram Horizontaal: 1Schaam je om zo te betalen! (8); 5 Het niveau van een toneelstuk? (8); 6. Verbindt een vracht (4); 8. Kleurrijke plaats (4); 10. Grondig in de groei (5); 12. Afbeelding die indruk maakt (5). Verticaal: 1. Belastingmap (6); 2. Dat spul maakt kleding kleiner (6); 3. In het oog van een pleegkind (5); 4. Als voetballer is hij niet zo dom (5); 7. Meer grond is er niet op onze planeet! (5); 9. Wordt op mij gericht, daarom ga ik erop! (4); 11. In de markt of in je hand (3). Oplossing van dinsdag: enig-lenig-Deling klei-lakei-Akelei amen-manie-Marine ster-eerst-Eerste snee-scene-Scheen lauw-blauw-Baljuw rede-reder- Redery stro-stoer-Oester kees-steek-Ekster aard - d raak- Kam rad Gevraagd woord: DAMESBROEK „De registraties van de Europe se radiotelescopen komen niet via kabels binnen", zegt dr. Huibjan van Langevelde van het JIVE. „Ze worden ter plekke op magneetband vastgelegd en naar ons toegezonden. De Ne derlandse radiotelescoop die deel uitmaakt van het Europese netwerk is de Westerbork Syn these Radiotelescoop, de WSRT, die bovendien van alle maal het meest gevoelig is voor de frequentie waar we bij wer ken." De WSRT bestaat uit veertien onderling verplaatsbare radio telescopen, elk met een schotel van 25 meter. De veertien ra dioreuzen werken samen als een maximaal drie kilometer grote interferometer, net als op de veel grotere VLBI-schaal ge beurt. Er wordt gewerkt bij een golflengte van ongeveer 21 cen timeter. Dat is straling die door het overal in het heelal aanwe zige waterstof wordt uitgezon den. Het belangrijkste onderdeel van het Europese VLBI-systeem is de nieuwe correlator die het JI VE afgelopen zomer kon instal leren. Dit instrument regelt het buitengewoon ingewikkelde proces van het samenvoegen en afstemmen van alle registra ties van de over heel Europa verspreid liggende radiotelesco pen van één en hetzelfde ob ject. In feite is het een super computer die met een snelheid van zestien biljoen berekenin gen per seconde opereert. „Dat is noodzakelijk", aldus Van Langevelde, „want de tijd verschillen tussen alle registra ties moeten zo klein mogelijk zijn voor een optimaal resul taat. Dat vereist veel ingewik keld en snel rekenwerk. De nauwkeurigheid waarmee het samenvoegen gebeurt, ligt in de orde van grootte van nanose conden; miljardsten van een se conde dus. Die correlator is het resultaat van jarenlang werk door vele mensen." Door al die radiotelescopen te laten samenwerken, kon men de ongewoon heldere kern van het melkwegstelsel NGC-4261, waarvan al langer wordt ver moed dat daar een enorm zwart gat schuil gaat, tot een 'radioscherpte' van 0,015 boogseconde aftasten. Dat mi nieme hoekje komt overeen met dat waaronder we een knikker zien op een afstand van bijna 140 kilometer. De onderzoekers vonden dat het binnenste, twintig lichtjaar grote deel van een bijna 1000 lichtjaar grote, roterende gas- schijf bestaat uit atomair water stof, terwijl dat gas nog dichter bij het centrum geïoniseerd is. Dat wil zeggen: ontdaan van elektronen. Men heeft het ster ke vermoeden dat dat komt door intense verhitting ten ge volge van de sterke versnelling die het gas dichter bij het cen trale object ondervindt. Ook dat is een extra aanwijzing voor het bestaan van een massa die zeker een half miljard maal zo groot is als de massa van on ze zon. Dat kan alleen maar een superzwaar zwart gat zijn. Het is waarschijnlijk dat die hele reusachtige, 800 lichtjaar grote waterstofwolk het supergat als een soort 'doughnut' omgeeft. Naar binnen toe draait dat ma teriaal steeds sneller om het gat tot het, nog dichter bij die ko lossale kannibaal en verhit tot honderdduizenden graden, voor altijd uit ruimte en tijd wordt weggezogen. Maar om dat proces zichtbaar te maken, moet nog weer veel scherper kunnen worden gekeken. BEN APELDOORN REDACTIE. MARGOT KLOMPMAKER 023-5' B liksemregistratii e Geen bliksem in Nederland en België ontsnapt nog aan waarneming sinds het in gebruikstellen van tïen bliksem- meetstation in Hoogeveen. Daarmee is het meetnet in bei de landen compleet. De twintig meter hoge mast is ge bouwd door het KNMI en zit gekoppeld aan masten in Det ?n Helder, Valkenburg en Deelen. België telt drie meetmasten De masten zijn ondergebracht in het Safir-blilcsemdetectie-fte systeem van het KNMI, de Koninklijke Luchtmacht, de Ko ninklijke Marine en Koninklijk Meteorologisch Instituut in Ukkel. Safir bepaalt niet alleen tijdstip en plafits van een ontlading, maar ook de stroomsterkte. Het synteem meet naast inslagen ook ontladingen die beperkt blijven tot de wolken. De gegevens komen binnen op computers in De Bilt en UI kei. Daar wordt een actueel overzicht gemaalc t van de geo grafische spreiding van onweersactiviteit. Koppeling aandi we waarnemingsystemen van de burgervliegvelrien en het mif 'se taire vliegveld in Woensdrecht biedt van mini ïut tot minui 1!f beelden van neerslaggebieden met een bliksomteken. Daai W door kunnen meteorologen en andere gebruikers zien hoe groot de bliksemactiviteit is en of deze verandlert. Safir is daarmee een belangrijk hulpmiddel voor waarschu-en wingen en het KNMI-Weeralarm voor onweer. Verzeke- ringsmaatschappijen kunnen gebruik maken van de gege vens om achteraf de zwaarte van een onweer en onweer alt y. oorzaak van schade vast te stellen. Vrouwtje valt voor hersens De mannelijke oriool, een zwarte zangvogel, verovert een partner door te pronken met zijn verenkleed en zijn zang. Die verleidingskunst hangt nauw samen met de hersengrootte. Mannetjes met het grootste brein heb- ben het meeste succes. Dat ontdekten ornithologen aan de Cornell Universiteit in New York. Een oriool lijkt veel op een merel, maar zingt lang niet zo mooi. Zijn brede zangre pertoire beslaat weliswaar vele toonhoogten, maar is minder melodieus. De zwarte vogel is niet erg ge liefd onder vogelaars, om dat hij voedsel steelt uit nes ten van andere vogels en daardoor de hongerdood van talloze jongen op zijn geweten heeft. De parasiet blijkt echter wel van grote wet tnschappelijl betekenis. Het verband tus^ sen gedrag, voortplanting en hersengroo tte is bij die ren nooit eerder bewezen. Hoe beter het lied, hoe mooier de ver en en hoe be ter de gekozen partner. Aan de omvang van de hersenet !n is zelfs te zien of de vogel iIe ooit zal kunne n paren of m; niet, menen die onderzoe kers. In het vogelbrein zit eenvcXej caal centrumDit is doordi er] wetenschappers gecorre leerd met seksuele verschil len en voorkeuren. De groti mannelijke h e rsenbezitters zingen krachhg en hebben verscheidene vrouwtjes. De vogels met m/inder grijze cellen zingen minder luid en, voor zover ze paren, zijt ze monogaam. Gen regelt zaadschieting In het onkruid zandraket (Arabidopsis) zijn t wee genen g lokaliseerd die zorgen voor de verspreiding van het zaad. Normaal schiet de plant de zaden weg. Maair als de beide f genen worden uitgeschakeld worden ze vast gehouden in di [LA dop. Deze vondst, gedaan aan de university t van Califomii in San Diego, is van belang voor telers van 9 behoudende gewassen, zoals koolzaad. Zij moeten het hebben van de rijpe zaden. Als zaad voortijdig loslaat scheelt dat in de op- IT Dat geldt in het bijzonder voor de teelt van canolazaad, waaruit dure medische obën wordt gewonnen. De zeer wilde obe zit in overrijpe zaden. Oogsten is daarom een ra ce tegen de tijd voor de boer. Hij wil zoveel mogelijk cano- lazaden oogsten in een periode dat de planrt juist zijn zadet op de grond gooit Gewoordijk gaat daardoor de helft van de oogst verloren. „Door de bewuste genen uit te schakelei kan de opbrengst verdubbelen. Hierdoor ki\n de boer met de helft van zijn areaal toe en bovendien he t gifgebruik hal veren", zegt onderzoeker Martin Yanofsky. De bewuste genen in zandraket zijn weibel 11 ook dezelfde i het verwante broccoli, in bloemkool, spruiten en andere koolsoorten die behoren tot de familie Brassica. De vondst van de genen heeft voor de koolachtigen vo oral betekenis voor de vermeerdering. Yanofsky: „Er gaat veel geld zitten in de zaadproductie van groenten voor volgende Elke stijging in zaadopbrengst is winst." Beschermschild van poep Larven van de schildpadke ver (Hemisphaerota cyanea) beschermen zich tegen aan vallers door zich in te kap selen in hun eigen mest, ontdekten biologen van de Cornell universiteit in Itha ca, New York. De schildpad kever, genoemd naar de vorm van zijn blauwe schild, leeft in droge streken op bladeren van de dwerg- palm, waarmee hij zich voedt. Toen de bioloog Tho mas Eisner op het blad en kele ronde balletjes zag kon hij die niet thuis brengen. Hij nam ze mee naar zijn lab, legde ze onder de mi croscoop en kwam tot een verrassende ontdekking. Binnen in het goudkleurige kluwen huist de larve van de schildpadkever. „In plaats van de uitwerpse len te laten rondsbngeren, zoals andere larven, heeft deze kever;} oort een bijzon der rioolsy 5 teem ontwik keld. Hij woont in zijn eigec PJ. faeces, die dient als af schrikmiddel voor andere kevers die verzot zijn op naakte larven. Mogelijke be lagers lopen er met een gro- n te boog omheen", zegt Eis ner. Direct na uitkomst van het ei groeien vanuit het achter st ste van de larve lange stren gen poep die zich rond het kwetsbare insect draaien. De draden zitten met een soort lijm óp de rug geplal Het beschermende schild wordt steeds dichter en ver dwijnt pasals de larve een kever word t. De gevormde ronde hut schrikt niet allee predatoren af, maar be schermt 00 k tegen uitdro ging door vocht vast te hou den en zombcht te weren, dus Eisner Kip nog minder vet Pluimveevlees is vrij mager, zeker vergeleke n met varkens vlees. Dankzij de vondst van een gen kan kipfilet nog min der vet worden. In een Amerikaans onderz oeksinstituut is het eiwit leptine ontdekt in mestkuikens: Dit eiwit, dat in verband wordt gebracht met zwaarlijvigheid, was tot nu t abeen gevonden in varkens, koeien, muizen en mensen. Leptine regelt de eetlust Het verantwoordelijk gen kan, als het niet goed functioneert, leiden tot overgewicht, suiker ziekte en onvruchtbaarheid. Leptine wordt gevonden in vetweefsel van zoogdieren en kippen; bij kippen zit het ooi in de lever. De onderzoekers hebben een methode ontwik keld om de hormonale activiteit van leptine te bestuderen. Hierdoor hopen ze het gehalte van dit eiwil: onder de duim te houden en de eetlust te beperken. Dit lei dt tot mestkui kens die magerder vlees leveren dat toch van goede kwali teit is. Uiteindebjk wülen de fokkers pluim\ ee selecteren of bescheiden eetgedrag zonder dat dit nadeli g invloed heeft 1 op de groei.

Historische Kranten, Erfgoed Leiden en Omstreken

Leidsch Dagblad | 2000 | | pagina 22