KNVWS bestaat 120 jaar: terugblik op twaalf decennia onder hemel en dampkring

Op 1 september 1901 werd de Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde (NVWS) opgericht vanuit het idee dat wetenschap toegankelijk moest zijn voor iedereen. In 2021 bestaat de vereniging (inmiddels ‘Koninklijk’) 120 jaar en het is daarmee de oudste populair-wetenschappelijke vereniging in Nederland. Om stil te staan bij deze mijlpaal verschijnt er elke maand een long read met een terugblik op een markant weer- en/of sterrenkundig verschijnsel uit dat decennium.

In 1901 werd de NVWS opgericht op initiatief van Adriaan Gouka en Christiaan Nell. Hun idee was dat het voor elke wetenschap vereist was om zoveel mogelijk algemeen eigendom, d.w.z. populair te worden. Daarbij zouden de beoefenaars, de amateurs, sturing en steun moeten ontvangen. Nu, in 2021, creëert de globalisering en digitalisering ongekende nieuwe mogelijkheden om kennis te delen, samenwerkingen op te zetten en als amateur bij te dragen aan actueel internationaal onderzoek. Een krantenartikel dat op 21 december 1901 verscheen in de Telegraaf, illustreert dat die verbindende en internationale overtuiging van alle tijden is: “Dat zoovele landgenoten zich wenden tot buitenlandsche verenigingen is voorts wel een bewijs, dat een zustervereniging in Holland alle recht van bestaan heeft” (zie hieronder). Weer- en sterrenkunde beleef je dus niet uitsluitend alleen, maar vooral ook met anderen.

Vele decennia en generaties later zet de KNVWS zich nog altijd in voor het populariseren van de weer- en sterrenkunde. Volgens voorzitter Sebastiaan de Vet is het dan ook bijzonder te bedenken hoe ons weer- en sterrenkundig wereldbeeld zich in een ruime eeuw heeft ontwikkeld. “De structuur van de Melkweg kwam in beeld met de opkomst van de radiosterrenkunde, de ruimtevaart bracht met detailrijke beelden de planeten in het zonnestelsel dichterbij dan een telescoop tot dan toe kon, en onderzoekers slaagden erin de eerste afbeelding van een zwart gat te maken. Dichter bij huis monitoren weersatellieten het mondiale weersbeeld en met de meting van specifieke gassen doorgronden we het weer- en klimaatsysteem van de aarde in steeds fijnmaziger detail. Ook de opkomst van de klimaatproblematiek en de gevolgen van klimaatverandering zijn de afgelopen decennia merkbaar én meetbaar geworden, voor zowel de professional als de amateur”.

Terugblik op twaalf decennia

De komende twaalf maanden, vanaf 1 september 2021, publiceert Jacob Kuiper elke maand een terugblik op een markant weer- en/of sterrenkundig verschijnsel per decennium uit het bestaan van de KNVWS. Samen zullen de long reads een mooi overzicht vormen van de hoogtepunten onder hemel en dampkring die voorgaande generaties weer- en sterrenkunde amateurs binnen de KNVWS meemaakten. De reeks start met de legendarische inslag in Tunguska.

Tunguska en de hemelverschijnselen rond 30 juni 1908

door: Jacob Kuiper

Het Midden Siberisch Bergland was in de ochtend van 30 juni 1908 een plaats waar je beter niet kon vertoeven. De dunbevolkte streek werd toen opgeschrikt door een immense explosie. Een enorme drukgolf legde naar schatting 80 miljoen bomen plat. De oorzaak van deze enorme knal was het binnendringen van een hemellichaam in de aardatmosfeer. Op een hoogte van 6 tot 10 kilometer werd de wrijving met de luchtlagen zo enorm dat het object explodeerde en grotendeels verdampte. Daarmee was het Tunguska-fenomeen een feit.

Op zoek in de taiga

Pas in 1927 slaagden onderzoekers er in om in het onherbergzame terrein door te dringen en metingen te verrichten aan de nog steeds zichtbare schade. De Russische geleerde L. A. Kulik probeerde restanten van het hemellichaam te vinden maar de resultaten waren mager. Ooggetuigen in de buurt van het plaatsje Vanavara, werden ondervraagd en daaruit concludeerde men dat op 30 juni 1908 om 07.17 uur in de ochtend  (00.17 UTC) een oogverblindend heldere vuurbol door de atmosfeer trok. Daarbij werd een enorme hittestraling gevoeld die een groot deel van het taigabos in brand zette. Vanuit het punt waar het object explodeerde werd het bos tot 15 kilometer in de omtrek in brand gezet.

In een nog veel grotere omtrek werden de bossen platgeslagen. In totaal ging een gebied van 2150 vierkante kilometer taigabos tegen de vlakte. Om dat wat beter voor te kunnen stellen: die oppervlakte platgewalst bos zou in Nederland bijna de gehele provincie Groningen beslaan.

De drukgolf die bij de explosie ontstond, werd op vele meteorologische instituten in de wereld geregistreerd. In Londen was die op de microbarogrammen zichtbaar, zelfs enkele malen, steeds als de schokgolf de aarde een keer had omcirkeld en opnieuw langs kwam. Schattingen over de omvang van de meteoor, of wat tegenwoordig waarschijnlijker wordt geacht, een stuk van een komeet, lopen nogal uiteen. Sommigen houden het er op dat de ‘komeetkop’ een massa van 1 miljoen ton moet hebben gehad. De vrijkomende energie was vergelijkbaar met de explosieve kracht van op zijn minst 10 tot 20 megaton TNT. Andere schattingen spreken zelfs van 20 tot 40 megaton TNT. Ook het binnendringen van een kleine planetoïde in de dampkring zou een dergelijke explosie kunnen leveren. De diameter van het brok zou naar schatting tussen de 50 en 100 meter zijn geweest. Veel zaken berusten op onderzoek dat pas tientallen jaren later plaats vond, waardoor sommige sporen al voor een deel waren gewist toen men ter plekke bij de Tunguska rivier arriveerde.

Toch zijn er in Europa al meteen op de dagen na de explosie van het hemellichaam een aantal zaken opgemerkt, zonder dat men wist wat de oorzaak van de verschijnselen was.

Ooggetuige op grote afstand

In grote delen van Europa was men getuige van een aantal bijzondere verschijnselen terwijl de afstand tot het explosiepunt  toch 5000 tot 6000 kilometer bedroeg. In de avond en nacht van 30 juni 1908, dus zo’n 20 tot 25 uur na de explosie boven Siberië, was de noordelijke hemel opvallend gekleurd en kon men bij het sterke schemerlicht tot ruim na zonsondergang de krant moeiteloos lezen. Sommigen dachten dat de schemeringsverschijnselen te maken hadden met het optreden van poollicht maar een dergelijk sterk poollicht is in de zomer zeer ongebruikelijk. Bovendien werd op dat moment geen verandering van het aardmagnetische veld geconstateerd, iets dat bij sterk poollicht vaak het geval is. Diverse waarnemers meldden in detail de verschijnselen.

In het tijdschrift Hemel en Dampkring, het verenigingsorgaan van de Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde, zijn al direct na de gebeurtenissen van 30 juni enkele nauwkeurige beschrijvingen terug te vinden uit onze streken.

Boeiend is de melding van de heer van der Linden uit Rotterdam. Hij schrijft: “ Reeds te 20 uur zijn in het NO horizontale strepen zichtbaar, die zeer langzaam naderden en ook in het N en NNW kwamen. Te 21.15 uur begonnen zij zeer licht te worden, evenals de zilverkleurige wolken van Jesse. In het NNO oranje-kleurig. Te 21.45 uur is het NNO tot het NNW vol met cirrus-achtige strepen zich uitstrekkend van OZO naar WNW, niet recht maar enigszins gegolfd, tot 2 ° boven Capella, die er bovenuit scheen. De kleur was geheel gelijk aan de wolken van Jesse, maar het NNO was prachtig oranje-kleurig. Daarna nam het verschijnsel in hoogte af, en om 23 uur was er nog een oranje streep in het N tot op 2°.“

Van der Linden beschrijft het verschijnsel als buitengewoon prachtig. Ook de volgende avond ( 1 juli) was het verschijnsel zichtbaar maar minder mooi: “Te 1 uur ’s nachts waren in het NO groote bleeke vlammen te zien, ± 4 ° boven den horizon, een zeer vreemd verschijnsel, gelijkend op de valsche ci. (cirruskap)  van een bui, waarop de maan sterk schijnt. Het zonderlingst is, dat er op den dag geen cirri e.d. waren te zien, behalve laag in het Zuiden. Den geheelen nacht was het zeer licht.”

Zeer boeiend is het verhaal van de heer C.L. de Veer uit Haarlem: hij beschrijft eerst hoe gaandeweg de ochtend van dinsdag 30 juni de bewolking breekt en de hemel vanaf 10 uur geheel onbewolkt raakt. Vervolgens:“ Om 19 u. vertoonde zich in het NO iets, wat ik noteerde als een “gegolfde massa”. Wolken waren het eigenlijk niet, het had den schijn, alsof de overigens strak blauwe lucht zelf gegolfd was. De golven hadden een lengte van dal tot dal van ± 2 maandiameters, de golfstrepen liepen ongeveer ZO-NW. Om 21 uur werd deze massa waargenomen in het NNW. Was zij daarheen verplaatst, of had zich daar opnieuw zoo’n golvend dek gevormd? Ik vermoed het laatste, want gedurende mijn verder waarnemingen kon ik niet de minste beweging in de wolken(?) bespeuren. De schemering was opvallend helder. Langs den horizon oranje-geel, later, ± 20 u. oranje-rood. Boven den horizon was een wit segment omgeven door een donkeren wal. Dit segment werd steeds helderder. Om 23 u. ongeveer was het het helderst en schitterde zilverglanzend. Daarna nam het af. Het rood bij den horizon was te middernacht nog even duidelijk als om een uur of 21. Gedurende het verschijnsel geleek de bewolking op gevlamde, hier en daar regelmatig gegolfde ci.-str, die echter niet verder boven den horizon kwamen dan tot den donkeren wal. Om 23 uur stond in het N een heldere ster (Capella?). Om en in het zenith waren de sterren zichtbaar als in een nacht met helderen maneschijn . Van ci. of ci.-str was hier geen spoor te ontdekken.  Op woensdag 1 Juli was den geheelen dag weer geen wolk te zien en herhaalde zich ’s avonds het verschijnsel van 30 Juni, maar minder intensief. Om 22 uur kon ik nog zonder eenige moeite kleinen druk lezen, daarna nam het licht snel in sterkte af, alleen bleef het langs den horizon”.

Naast de fraaie beschrijving lukte het De Veer om ook een foto (hieronder) te maken van die sterke schemering.

Uit de beschrijvingen valt een en ander af te leiden. De waarnemingen getuigen van de oranje rode hemelgloed die naarmate de zon wat dieper onder de horizon stond, wat beperkter was. Die oranje of oranjerode gloed is kenmerkend voor situatie wanneer in de stratosfeer veel stofdeeltjes aanwezig zijn. Ruim na zonsondergang kunnen deze stofdeeltjes nog het zonlicht op die hoogte weerkaatsen en ze leveren daarbij de typische verkleuring naar rood tot oranje. Ook bij vulkaanuitbarstingen die tot 20 a 30 kilometer hoogte stof in de atmosfeer brengen, wordt dit verschijnsel geconstateerd. Blijkbaar bevond zich in die bewuste nachten boven grote delen van Europa flink wat stof op die hoogte in de atmosfeer. Het is vrijwel zeker het restant van het enorme ‘rookspoor’  dat achterbleef  toen de meteoor vanuit het zuidoosten het Midden Siberisch Bergland naderde. In de hogere luchtlagen kan zo’n spoor zich tamelijk snel met de heersende winden verplaatsen. Die winden zijn op een hoogte van 20 tot 40 kilometer vaak oost-west gericht en het stof in die luchtlaag was dit keer dus zeer waarschijnlijk niet afkomstig van een vulkaanuitbarsting.

Wolken van Jesse

Uit de beschrijvingen wordt duidelijk dat ook de zilverachtige ‘wolken van Jesse’ te zien waren, iets wat tegenwoordig als lichtende nachtwolken wordt betiteld. Van die wolken weten we inmiddels dat ze grotendeels bestaan uit meteorietstof waarop zich wat rijp heeft afgezet. Dergelijke wolken komen meestal voor op een hoogte van 85 kilometer, waar ze zich in een vaak oost-west gerichte stroming verplaatsen met snelheden van 40 tot soms wel 100 meter per seconde.

Dat ze een paar avonden achtereen voorkwamen is opmerkelijk. Juist het samenvallen van het Tunguska-fenomeen met het optreden van dit soort wolken geeft houvast aan de veronderstelling dat dit hemellichaam veel extra stof in de hoogste delen van de dampkring achterliet. Lichtende nachtwolken zijn ook tegenwoordig ook te zien. Meestal is het in situaties met een zeer transparante atmosfeer. De zilverkleurige wolken steken dan vaak sterk af tegen de azuurblauwe noordelijke avondhemel. Opvallend bij de beschrijvingen van 30 juni en 1 juli 1908 is het gelijktijdig optreden van de oranje-rode gloed en de lichtende nachtwolken. Om beide verschijnselen gelijktijdig waar te kunnen nemen, moet er dus in een dikke laag van (vanaf 20 á 30 kilometer tot minstens 85 kilometer) de atmosfeer stof voorradig zijn. Iets wat dus alleen maar mogelijk is als er door een object een enorm ‘rookspoor’ tot diep in de atmosfeer wordt achtergelaten.

Het derde opvallende feit is de beschrijving van de “gegolfde atmosfeer”. Lichtende nachtwolken komen wel vaker voor in prachtige golvende patronen, op zich dus niet ongewoon. Toch is het zeer opvallende golfpatroon dat door de waarnemers in 1908 is beschreven, wellicht een extra indicatie dat hier naar de vingerafdruk van een grote explosie werd gekeken. Ergens tussen de 6 en 10 kilometer hoogte eindigde het vurige traject van het object in een serie explosies. De drukgolven van het exploderende komeetfragment of de planetoïde plantten zich niet alleen in horizontale richting voort, maar ook in verticale richting. Daarbij is het niet denkbeeldig dat zo’n schokgolf tegen de onderkant van de thermosfeer  dreunde. De thermosfeer, de atmosfeerlaag tussen 80 en ongeveer 600 kilometer hoogte, rust met zijn hoge temperatuur als een soort deksel op de lagere atmosfeer waardoor schokgolven er moeilijk doorheen dringen en gemakkelijk terugkaatsen.  Als we een steen in een vijver gooien ontstaan daarbij mooie ringvormige golven die alle weglopen van de plek waar de steen in het water plonsde.  Een zelfde patroon van ringvormige golven dat zich aan de onderzijde van de thermosfeer door de dampkring verplaatst is wellicht een mogelijke verklaring voor de ‘gegolfde atmosfeer’ op 30 juni. Dergelijke golfvormen worden ook wel zwaartekrachtsgolven of dichtheidsgolven genoemd. Ze kunnen lange tijd bestaan en voor een ver verwijderde waarnemer als ‘stilstaand’ worden ervaren.

Terugblik op twaalf decennia onder hemel en dampkring – Op 1 september 1901 werd de Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde (NVWS) opgericht vanuit het idee dat wetenschap toegankelijk moest zijn voor iedereen. In 2021 bestaat de vereniging (inmiddels ‘Koninklijk’) 120 jaar en het is daarmee de oudste populair-wetenschappelijke vereniging in Nederland. Om stil te staan bij deze mijlpaal verschijnt er elke maand een ‘long read’ van bestuurslid Jacob Kuiper, met een terugblik op een markant weer- en/of sterrenkundig verschijnsel uit dat decennium. Deze artikelen worden ook in het maandblad Zenit gepubliceerd, hét maandelijkse magazine voor weer- en sterrenkunde (neem met KNVWS-korting een half jaar het magazine op proef).