Archive for the Uncategorized Category

Wordt het helder vannacht?

Het weerbericht in de krant of op radio en tv voldoet meestal prima wanneer je overdag wat wilt ondernemen. Wil je echter gaan sterrenkijken, dan is het weerbericht voor de nacht nogal beperkt. Toch zijn er op internet verschillende bronnen te vinden die je kunnen helpen om een helder stekje te zoeken.

Roy Keeris

Lees in elk geval een gewoon weerbericht zodat je een idee hebt van de situatie. Dit kan bijvoorbeeld op websites van het KNMI, Meteoconsult, Weerplaza of WeerOnline. Dan weet je alvast of er opklaringen verwacht worden of dat het gaat regenen. Bij het KNMI vind je nog wat extra informatie in de Guidance. Hierin beschrijft een meteoroloog de verwachting in meer detail en geeft hierbij ook de onzekerheden aan.

Actuele gegevens
Satellietbeelden zijn onmisbaar bij verwachtingen op de korte termijn (binnen een paar uur). Op deze beelden, onder andere te zien op Sat24.nl, kun je zien waar in Nederland en Europa het onbewolkt is. En als het al bewolkt is, kun je met een animatie zien of er opklaringen in aantocht zijn. Visuele satellietbeelden werken alleen bij daglicht en bieden veel detail, maar ’s nachts zijn ze zwart en dus onbruikbaar. Als sterrenkijker ben je daarom vooral aangewezen op infraroodbeelden die de gehele nacht werken.

Een nadeel van infrarood is dat lage bewolking niet altijd goed zichtbaar is. Lijkt het onbewolkt, dan weet je nog niet helemaal zeker of het helder is. Dan kun je altijd nog kijken naar actuele waarnemingen. Zo heeft het KNMI onder het kopje Actueel een lijst met actuele waarnemingen in Nederland. Hier staat of het bij een bepaald station zwaar, half of onbewolkt is en ook of er neerslag valt. Weerplaza heeft deze gegevens omgezet in een overzichtelijk kaartje van Nederland met bewolkingspercentages. Let wel dat het kaartje alleen het bewolkingspercentage boven de stations weergeeft en dit op plaatsen hiertussen erg kan verschillen.

Verder vooruitkijken
Voor een verwachting op de wat langere termijn zijn we aangewezen op computerberekeningen. Op Weerplaza kun je bewolkingskaartjes voor de komende nacht(en) bekijken onder het kopje Weermodellen. Je kunt kiezen voor totale bewolking, maar ook voor verschillende lagen: hoge, middelbare, lage of grenslaagbewolking. Dit kan handig zijn, want door hoge bewolking kun je soms toch sterren zien. De US Air Force heeft ook kaartjes die overzichtelijk de fronten en bewolking weergeven. Houdt er wel rekening mee dat als de lucht aan de grond erg vochtig is, er alsnog laaghangende bewolking of mist kan ontstaan, ook al geeft het kaartje dat niet aan.

Op de website van Meteoblue kun je na registratie zelf verwachtingskaartjes maken binnen Europa met allerlei parameters, waaronder bewolking. Zonder registratie kun je al een meteogram voor een bepaalde locatie bekijken. Hierin zie je voor de komende vijf dagen heel overzichtelijk de bewolking op verschillende hoogtes. Ook biedt Meteoblue informatie speciaal voor astronomen, waaronder de seeing, een maat voor de hoeveelheid trillingen in de atmosfeer. Een slechte seeing maakt bijvoorbeeld het bekijken van planeten met een telescoop lastig. Ook de Australische website SkippySky biedt veel astronomische info.

Maar vergeet niet geregeld een blik naar buiten te werpen. Het kan zomaar ineens zijn opgeklaard, terwijl je zat te turen naar de talloze kaartjes op je beeldscherm!

Dit artikel verscheen in de special van het tijdschrift Zenit: Zelf sterren kijken, maart 2013

Tornado’s in de achtertuin

Windhozen in Europa niet zo uitzonderlijk
EOS Magazine, nr.9, 2006

Zware tornado’s komen het meest voor in de Verenigde Staten. Toch krijgt Europa ook regelmatig met windhozen te maken die soms gevaarlijk kunnen zijn. De windhoos die op 21 mei 2006 grote schade in Noordwijkerhout aanrichtte was daar een voorbeeld van.

Roy Keeris

Een zwaar onweerscomplex trekt op de avond van 21 mei over de Nederlandse kust. Rond elf uur ontstaat nabij Noordwijkerhout een windhoos die langs het dorp trekt. Bomen raken ontwortelt, een vrachtwagen kantelt en een schoorsteen van een huis komt naar beneden. Ook ontzet de hoos deuren en tussenmuren van een aantal panden. Vervolgens tilt hij een verrijdbare kas van zijn rails, om die vervolgens geheel te vernielen.

De term tornado roept snel associaties op met de Verenigde Staten. Jaarlijks razen daar zo’n duizend tornado’s over het landschap. Maar ook in Europa komen ze meer voor dan we denken. De Duitse atmosfeerfysicus Nikolai Dotzek van het Duitse Centrum voor Lucht en Ruimtevaart in Wessling maakte in 2002 een inventarisatie op basis van waarnemingen. Hij schatte het aantal tornado’s dat in Europa boven land optrad op ruim 300. Daarnaast zouden zich boven de Europese wateren jaarlijks nog eens zo’n 400 waterhozen vormen.

Volgens Dotzek komen er in België naar schatting boven land gemiddeld zo’n vijf tot tien windhozen per jaar voor en in Nederland meer dan dertig. Met de termen windhoos en tornado hebben we het overigens over hetzelfde verschijnsel: een zuigende slurf die zich vanuit een wolk uitstrekt naar de aarde en die daarbij van alles opzuigt: zand, takken van bomen, water, en in zware gevallen ook auto’s en delen van huizen. Alleen heet zo’n slurf in België of Nederland een windhoos, terwijl het in de Verenigde Staten de naam tornado krijgt.

“Het aantal hozen in Europa werd lange tijd onderschat”, vertelt Jacob Kuiper, hoofdmeteoroloog bij het Nederlandse KNMI. “De Amerikanen liepen wat betreft aandacht voor tornado’s ver voorop. In de Verenigde Staten bestaat al een lange tijd een gedegen netwerk om twisters te rapporteren en ervoor te waarschuwen. In Europa bestaat zo’n netwerk tussen de onderlinge landen niet, maar de laatste jaren wordt wel steeds meer informatie uitgewisseld. Daaruit blijkt dat hozen ook aan deze kant van de Atlantische Oceaan jaarlijks veel schade veroorzaken.”

Ook het onderzoek naar windhozen in Nederland en België is nog tamelijk beperkt. “Maar daar wordt aan gewerkt”, zegt Kuiper. “Zo proberen meteorologen uit de enorme database met weerballonoplatingen van situaties met zwaar onweer een methode af te leiden om verwachtingen te maken. Ze kijken welke typische waarden van wind, temperatuur en vochtigheid op verschillende hoogtes in de atmosfeer leiden tot zware onweersbuien met kans op windhozen. Daarnaast werken ze hard aan nieuwe weermodellen die nog beter in staat zijn om het weer op kleinere schaal te voorspellen, lokale buien bijvoorbeeld.”

Tornado Alley
Europa doet met zijn 700 hozen dus niet veel onder voor de VS. Toch zijn hozen in Amerika doorgaans veel sterker, zo sterk dat ze soms hele dorpen verwoesten. De sterkte van een tornado of windhoos wordt aangeduid met de Fujitaschaal, weergegeven met de letter F. Deze loopt van de relatief zwakke F0 tot de zware en zeer dodelijke F5. In de VS zijn er jaarlijks zo’n dertig tornado’s van F3 of hoger. Jaarlijks vallen daar dan ook tientallen doden als gevolg van de twisters en raken vele honderden tot duizenden mensen dakloos.

Verreweg de meeste tornado’s doen zich voor het centrale deel van de VS, een gebied dat bekend staat als Tornado Alley. Het is een brede strook ten oosten van de Rocky Mountains die zicht uitstrekt van de Mexicaanse tot aan de Canadese grens. Met name laat in de lente ontstaan daar zware onweersbuien al of niet vergezeld met gevaarlijke tornado’s.

Regelmatig zorgt een depressie boven het continent voor een zuidelijke wind die warme vochtige lucht boven de Golf van Mexico het land opstuwt. Vanuit de Rocky Mountains stroomt hier vervolgens droge en koude lucht overheen. Deze twee luchtsoorten samen zorgen voor een zeer onstabiele atmosfeer waarin zich makkelijk zware onweersbuien vormen. De warme vochtige lucht stijgt vanaf de grond omhoog tot bovenin de troposfeer. Daarbij koelt de lucht af en condenseert de waterdamp tot kleine druppeltjes. Hierdoor ontstaan indrukwekkend hoge wolkentorens.

Als de onweersbui een feit is, blijft deze zich voeden met de warme vochtige lucht onder in de atmosfeer die in de bui omhoog stijgt. De waterdamp blijft condenseren en de druppeltjes voegen zich samen tot regendruppels. Later ontstaan er ook hagelstenen, die groottes aan kunnen nemen van knikkers, golfballen of zelfs appels. Zolang er maar lucht in de bui blijft opstijgen kan de bui in tact blijven.

Supercel
“Maar niet elke onweersbui is zomaar in staat een tornado te vormen”, zegt Harold Brooks, hoofd van de Mesoscale Applications Group van het National Severe Storm Laboratory in Norman, Oklahoma. “Buien die dat wel kunnen, heten supercellen en hebben een aantal bijzondere eigenschappen. Het bijzondere aan een supercel is dat hij roteert. De opstijgende lucht in de bui draait rond een verticale as, een belangrijke voorwaarde voor een tornado. In een normale onweersbui ontbreekt deze rotatie.”

Wetenschappers zijn er nog niet helemaal achter hoe een supercel precies zijn draaiing krijgt. Wel weten ze dat het te maken heeft met de winden die op verschillende hoogtes waaien. “Een supercel ontstaat alleen als er voldoende windschering is”, legt Brooks uit. “Windschering wil zeggen dat de windsnelheid en -richting variëren met de hoogte. Als de wind bovenin de atmosfeer sterker is dan de wind eronder, kan de lucht ertussen gaan rondraaien. Vergelijk dat met een windmolen. Die gaat ook ronddraaien als de wind bovenin sterker is dan de wind aan de grond.”

Door de windschering krijgt een supercel een bijzondere organisatie. Brooks: “Gewone onweersbuien leven vaak kort omdat de lucht aan de grond afkoelt door de regen. Hierdoor stopt de opstijgende luchtstroom uiteindelijk, waardoor de bui uitdooft. Normale buiencellen duren daardoor ook niet langer dan een half uur. Bovenin een supercel echter waait meestal een sterke westelijke wind. Deze transporteert de regendruppels bovenin de bui naar het oosten toe. De regen komt dus ten oosten van de stijgende luchtstroom op de grond neer en stoort zo de stijgstroom niet. Supercellen kunnen door deze scheiding van stijgstroom en neerslag veel langer leven.”

Zware hozen in Nederland en België

Borculo (NL) 10 augustus 1925 3 doden
Neede (NL) 1 juni 1927 10 doden
Kroondomeinen bij Apeldoorn (NL) 23 augustus 1950 geen doden
Oostmalle (B), Chaam (NL), Tricht (NL) 25 juni 1967 7 doden
Ameland (NL) 11 augustus 1972 4 doden
Ameland (NL) 17 augustus 1992 1 dode

Schoorsteen
Tenslotte is er nog de straalstroom, een snoeiharde wind boven de supercel die de top van de onweersbui horizontaal uitsmeert. Hierdoor krijgt de bovenkant van de supercell het uiterlijk van een aambeeld. Deze straalstroom voert de lucht die in de stijgstroom opstijgt netjes af, zodat er trek in de bui blijft. Deze trek is te vergelijken met de trek in een schoorsteen. Als er wind staat boven een schoorsteen, voert die de rook van het vuur in de openhaard ook netjes af.

Over het ontstaan van een tornado bestaan nog veel vragen. “Wel is duidelijk dat de draaiende stijgstroom zich op een gegeven moment verlengt naar het aardoppervlak”, vertelt Kuiper. “Door de relatief lage luchtdruk in de tornado condenseert de waterdamp in de wand van de hoos, waardoor de slurf zichtbaar wordt. De ronddraaiende luchtkolom in de bui trekt zich soms op een bepaald moment samen. Doordat de lucht dan sneller gaat draaien ontstaat de trechtervormige hoos. Dat is hetzelfde effect als een kunstschaatser die sneller gaat draaien als deze zijn armen intrekt.”

Geografie
Ook in onze streken komt elk jaar een aantal supercellen voor, met name in de zomer. Maar ze zijn niet zo tal- en energierijk als in de VS. “De Middellandse zee zou een goede bron van vochtige lucht kunnen zijn”, zegt Brooks. “Maar deze is omringd door land, en lucht die eroverheen stroomt is daardoor vaak te droog. De lucht in de Golf van Mexico daarentegen komt vaak van de Atlantische oceaan af. De hele weg heeft het veel tijd gehad om vocht op te nemen.”

Daarnaast bieden de Alpen ons bescherming. Brooks: “Terwijl de Rocky’s van noord naar zuid lopen, lopen de Alpen van west naar oost. Ze houden daarom de instroom van vochtige lucht over het Europese land tegen. Daarnaast missen we de koude droge bovenlucht uit het westen. In Europa daalt de temperatuur in de troposfeer ten hoogste met zes of zeven graden per kilometer. In de VS kan de temperatuurafname soms wel acht tot negen graden per kilometer zijn. Zo’n atmosfeer is veel onstabieler. Daarin komen buien veel makkelijker tot ontwikkeling omdat de warme lucht kan blijven stijgen.”

Toch komen er heel af en toe ook in onze streken zware windhozen voor. Zo zijn er in Nederland en België in de vorige eeuw zes windhozen geweest die zich konden meten met de zwaardere Amerikaanse tornado’s. Zo richten in 1967 zware windhozen tot schaal F3 grote verwoestingen aan in de dorpen Oostmalle, Chaam en Tricht. Hierbij vielen 7 doden en raakten vele mensen dakloos. Een ander bekende hoos scheidde op 1 augustus 1674 in Utrecht de Domtoren van de rest van de kerk. Het resultaat is nog altijd te zien: het Domplein. “Deze hele zware hozen komen alleen tot ontwikkeling als er allerlei factoren toevallig goed samenwerken”, relativeert Kuiper. “Gelukkig zijn die situaties zeldzaam.”

Zeldzaam of niet, toch moeten we er rekening mee houden dat een zware hoos zich nog een keer voor kan doen. “Zware windhozen blijven, ondanks de beperkte oppervlakte waarop ze hun schade aanrichten, ook voor de Nederlandse en Belgische samenleving een gevaar”, vervolgt Kuiper. “Door de inzet van meer en betere radarapparatuur en het verder ontwikkelen van goede verwachtingsmethodieken kunnen we hopelijk de komende jaren ook sneller waarschuwingen uitgeven voor dit soort gevaarlijke weersverschijnselen.”

Of het aantal hozen in Europa door klimaatverandering toe zal nemen is niet te zeggen. “In principe zouden er door klimaatverandering meer zware buien kunnen ontstaan, maar het kan ook zo zijn dat er juist meer regenfronten gaan overtrekken”, zegt Kuiper. “Maar we kunnen daar geen uitspraak over doen. We worden ons in Europa namelijk steeds meer bewust van windhozen en dat beïnvloedt het aantal gerapporteerde hozen heel sterk. Ook over tien jaar valt hier dus nog niets over zeggen.”

Kracht van tornado’s: Fujita-schaal

F0 64-117 m/s Schade aan schoorstenen, takken breken af
F1 118-180 m/s Schade aan daken, auto’s worden van weg afgeduwd
F2 181-251 m/s Bomen worden ontworteld, caravans vernield
F3 252-330 m/s Daken en muren worden weggerukt, auto’s worden opgetild
F4 331-417 m/s Huizen worden vernield en auto’s gegooid
F5 418-509 m/s Huizen worden van fundamenten gelicht




Tornadojacht
De film Twister maakte het in 1996 nog eens duidelijk. Voor echte tornado’s moet je in de Verenigde Staten zijn. Sinds die tijd zijn er dan ook vele touroperators opgericht die toeristen de kans willen geven er een van dichtbij te zien. Zij toeren vooral in mei en juni, wanneer het aantal gerapporteerde tornado’s gemiddeld het hoogst is. Daarom boek ik eind mei een reis bij Tempest Tours om tien dagen met de echte jagers op pad te gaan in het centrale deel van de Verenigde Staten.

Dat het soms weer anders kan lopen dan je op basis van statistieken kan verwachten, blijkt wel als we bijna een week lang naar een strak blauwe hemel kijken. Een droge noordenwind boven de vlaktes in Tornado Alley zorgt voor stabiel zomerweer met veel zon. De warme vochtige lucht boven de Golf van Mexico ziet geen kans het land op te komen.

Ondertussen ontvang ik vanuit Nederland sms-berichtjes van noodweer in de Benelux. Een windhoos veroorzaakt zware schade in het Nederlandse Noordwijkerhout en ook in het Belgische Moorsele is misschien een windhoos overgetrokken. Zit ik toch op de verkeerde plek?

Gelukkig keert het tij halverwege de reis. De wind zoekt geleidelijk meer zuidelijke richtingen op en warme vochtige lucht van de Golf begint zich een weg te banen over de vlaktes van Tornado Alley. Op 23 mei staan we in Nebraska onder een zwartgroene lucht, die regelmatig wordt verlicht door bliksemflitsen. Op zo’n 500 meter zien we zand al draaiende de lucht in gaan. Al snel tekent zich een buis af. Maar de harde wind blaast zand in onze ogen waardoor we moeite hebben met kijken. We stappen in de bussen om de aankomende zware regenval en grote hagelstenen te ontvluchten. Terwijl de eerste regenspatten op de ruit tikken, beginnen de tornadosirenes van het dorp Meadow Grove te loeien. Nee, dit zie je in Nederland niet snel.


Waterballet
Wie zich aan het eind van de zomer aan de kust vertoeft, kan wel eens getuige zijn van een of meerdere waterhozen. Het water van de Noordzee is eind augustus en begin september namelijk nog relatief warm, terwijl de atmosfeer al aan het afkoelen is. Bij een onstabiele lucht ontstaan er dan boven het zeewater gemakkelijk stapelwolken en buien. Het relatief warme water zorgt ervoor dat warme vochtige lucht snel opstijgt en die kan daarbij gaan ronddraaien. Onder een stapelwolk of bui prikt er dan soms een hoos als een naald omlaag die vervolgens water omhoog zuigt.
De Duitse atmosfeerfysicus Nikolai Dotzek schat dat er in België jaarlijks gemiddeld 35 waterhozen voorkomen en in Nederland honderd. Weliswaar zijn waterhozen doorgaans zwakker dan windhozen, ze kunnen wel degelijk een gevaar vormen voor schepen en vliegtuigen.


Welkom in het ijspaleis

IJzel in Nederland
Explore Magazine, december 2008


Wegen veranderen in ijsbanen, boomtakken breken af, en elektriciteitspalen knakken als luciferhoutjes. IJzel is levensgevaarlijk, maar kan ook prachtige ijssculpturen opleveren.

Roy Keeris

IJzel‘Een ijzelfurie’ noemen de kranten het, die voor miljoenen aan schade veroorzaakt in het Noordoosten van Nederland. Na een barre winter met gevoelstemperaturen tot -40 graden, toont ook de lente zich van haar koudste kant. In de nacht van 2 maart 1987 duikt de temperatuur onder het vriespunt, terwijl er enorme hoeveelheden regen uit de lucht vallen. Door de vorst vriezen de druppels meteen vast. Wegen, bomen, huizen, dieren: alles wordt bedekt met een dikke laag ijs. De bekende weerman Jan Pelleboer vergelijkt het resultaat met een openluchtmuseum van de glasfabriek in Leerdam.

Ondanks het betoverende landschap ontwikkelt de ijzelfurie zich tot een ramp. Boomkruinen buigen door onder de ijslast tot ze knappen. In bosrijke gebieden worden de wegen onbegaanbaar door een bombardement van takken en ijsbrokken. Hoogspanningsmasten breken als luciferhoutjes. Door de stroomuitval moeten bedrijven sluiten, en zitten de mensen thuis in de kou. De schade loopt in de miljoenen. Het openbare leven komt tot stilstand. Spekgladde snelwegen moeten dicht, en treinen kunnen niet meer rijden omdat de ijzel de bovenleidingen verlamt.

Zo’n ramp als in 1987 is gelukkig zeldzaam. Toch ijzelt het gemiddeld enkele dagen per jaar en dan is het goed oppassen in het verkeer. De weg verandert in korte tijd in een spiegel, waardoor auto’s en fietsers geen enkele grip meer hebben. Ook voetgangers kunnen dan nauwelijks vooruitkomen op straat. IJzel kan het openbare leven behoorlijk ontwrichten. In de Verenigde Staten en Canada ijzelt het overigens vaker dan bij ons. In december 2007 kwamen er in het midwesten van de VS dertien mensen om het leven in het verkeer als gevolg van ijzel.

Cocktail
IJzel komt meestal voor aan het einde van een vorstperiode. Terwijl het in Nederland nog vriest, dringt vanaf de zee warme lucht het land binnen. Omdat warme lucht lichter is dan de koude lucht, schuift deze als het ware over de vorstlaag heen en komt daarboven te liggen. Uit het warmtefront dat zo over ons land ligt, begint het te regenen. De regendruppels zitten in eerste instantie nog in de warme lucht, maar zodra ze de aarde op enkele honderden meters genaderd zijn, komen ze in de koude laag terecht. De druppels koelen af en zodra ze de bevroren bodem bereiken, slaan ze direct neer in de vorm van ijs.

Soms bevriest een regendruppel tijdens zijn tocht naar beneden al aan de buitenkant. Dan ontstaat er een waterdruppel met een krokant laagje. Zodra deze druppels de grond raken spatten ze uiteen om vervolgens alsnog vast te vriezen, of rollen ze als knikkertjes weg. Dit verschijnsel heet ijsregen. Maar er zijn meer soorten winterse neerslag mogelijk bij zo’n front. Ook kan het sneeuwen en soms valt er zelfs een cocktail van allerlei winterse neerslag.

Ijssculpturen
IJzel kan het landschap totaal veranderen. Anders dan bij rijp of sneeuw is de ijslaag niet wit, maar doorzichtig. De bedekte oppervlakken blijven daardoor zichtbaar. Dat komt omdat de regendruppel zeer snel bevriest zodra hij het oppervlak raakt. Er ontstaat zo een solide laag ijs met daarin weinig luchtbelletjes. Daardoor is deze zo mooi doorzichtig. Rijpkristallen en sneeuwvlokken daarentegen ontstaan door het langzaam aanvriezen van waterdamp. In dit ijs zit juist veel lucht en die verstrooit het licht waardoor het er wit uitziet.

Als het vriest en regent tegelijk, krijgt alles wat aan de regen blootstaat een doorzichtig jasje van ijs: hekjes, takken en planten. Op 2 maart 1987 ontstonden daardoor de meest prachtige ijssculpturen buiten. Zelfs individuele grassprieten werden ingekapseld door een laag ijs van soms wel drie centimeter. Met het verschijnen van de zon werden de glazen kunstwerken nog mooier, want op dat moment begonnen ze prachtig te schitteren.

Maar een ijzelsituatie zoals in 1987 is vrij zeldzaam. De regen kwam uit een neerslagzone op de scheiding tussen de warme en koude lucht. Meestal bij ijzelsituaties komt de warme lucht vanuit westelijke richtingen naar ons land toe om de vorst te verdrijven. Maar op 2 maart 1987 was de situatie omgekeerd. In Nederland was het relatief warm en vanuit het noordoosten kwam er koude lucht opzetten met aan de grond temperaturen onder nul. Het regengebied trok langzaam over het noordoosten van Nederland waar het veel ijzel opleverde. In de dagen erna bevond het getroffen gebied zich in aan de koude kant van het front, waardoor het ijs maar langzaam verdween. Gelukkig wordt de ijzel in de meeste gevallen verdreven door de dooi en is het leed snel weer voorbij.


Proef: Maak heldere ijsklontjes

IJsklontjes uit de eigen vriezer zijn vaak troebeler dan water. Met deze proef kun je de ijsklontjes helderder maken. Je hebt nodig: pannetje met kraanwater, bakje om ijsklontjes mee te maken, en een vriezer.

1. Verwarm het water in het pannetje totdat het kookt en laat het afkoelen. Doe dit daarna nog een keer.

2. Vul de helft van de hokjes in het bakje met het dubbelgekookte water, en de andere helft met kraanwater.

3. Zet het bakje in de vriezer en wacht een dag.

4. Bekijk het verschil tussen de ijsblokjes van het gekookte water en het water direct uit de kraan. Wat zie je?

De ijsklontjes van het gekookte water zijn doorzichtiger. Dat komt omdat er in kraanwater een beetje lucht is opgelost. Door het kookproces is de lucht uit het water verdampt. Daarnaast zijn sommige mineralen die het ijs troebel maken uit elkaar gevallen.

Hello world!

Welcome to WordPress. This is your first post. Edit or delete it, then start blogging!

Gevaar uit de ruimte

Meteoriet in Siberië stelt wetenschappers al honderd jaar voor raadsel
EOS Magazine, nr.7/8, 2008

30 juni 1908. 7.17 lokale tijd. In de moerassige Siberische regio Toengoeska verschijnt een felle blauwwitte kolom licht aan de hemel, veel feller dan de zon, gevolgd door een serie harde knallen. De explosie blaast 80 miljoen bomen in een gebied van ruim 2.000 vierkante kilometer tegen de grond. Honderd jaar na datum zoeken wetenschappers nog steeds naar een verklaring uit de ruimte.

Roy Keeris


Omgevallen bomen in Toengoeska. Bron: Leonid Kulik

De meteoriet van Toengoeska liet zich ook in de rest van de wereld opmerken. Een aardbeving van 5.0 op de schaal van Richter trekt over het continent en onder andere in Groot-Brittannië registreren meteorologen een drukgolf die zeker twee maal rond de aarde trekt. ’s Nachts kunnen mensen in Europa en west-Azië de krant nog lezen door stof van de explosie dat zich hoog in de atmosfeer verspreidt.

De meteorietinslag in Toengoeska is de grootste bekende inslag in de recente geschiedenis. De kracht moet ergens tussen 5 en 30 megaton TNT hebben gelegen. Dat is ongeveer duizend keer de kracht van de atoombommen die op Hiroshima en Nagasaki neerkwamen in 1945. Gelukkig gebeurde de ramp in vrijwel onbewoond gebied. Was het de meteoriet boven dichtbevolkt gebied neergekomen, dan was de ramp niet te overzien geweest. Van een stad en zijn omgeving zou niets over zijn gebleven en honderdduizend tot miljoenen mensen zouden de dood hebben gevonden.

Vast staat dat er in Toengoeska iets buitenaards is neergekomen. Maar wat er precies is gebeurd is nog steeds een raadsel. Zo is het nog onduidelijk wat voor object precies de atmosfeer doorploegde boven de moerassen van Toengoeska. Was het een komeet? Of een asteroïde? En ontplofte hij in de lucht of kwam er toch iets op de aardbodem neer?

Planetensimalen


Planetoïde Ida. Bron: NASA

Om dat te achterhalen, moeten we terug naar de ontstaansgeschiedenis van ons zonnestelsel. Onze zon ontstond 4,5 miljard jaar geleden doordat een wolk interstellair gas zich begon samen te trekken onder zijn eigen zwaartekracht. Hierbij ging de wolk steeds sneller om zijn as draaien. Rondom de zon ontstond zo een ring met stof- en gruisdeeltjes, de zogenaamde planetesimalen. Zij klonterden later samen tot de planeten die we nu kennen.

Net binnen de baan van de reuzenplaneet Jupiter lukte dit samenklonteren vermoedelijk niet goed. De zwaartekracht van de reuzenplaneet verstoorde dit proces. Zo bleven er tussen de banen van Mars en Jupiter rotsblokken rondzweven in een gebied dat nu bekend staat als de asteroïden- of planetoïdengordel. Asteroïden bestaan vooral uit zwaardere elementen, zoals ijzer en silicium. In totaal zijn er al zo’n 180.000 asteroïden ontdekt, maar er zijn er nog veel meer.

Lichte elementen zoals waterstof en helium werden tijdens de vorming van ons zonnestelsel door de zonnewind weggeblazen en kwamen vooral in het buitenste deel terecht. Daar ontstonden de grote gasplaneten. Nog verder weg van de zon was het zo koud dat de gassen bevroren. Daar vinden we tegenwoordig veel ijsachtige planeetjes, genaamd kometen. Ze bevinden zich in een wolk om ons zonnestelsel, genaamd de Oortwolk.

In tegenstelling tot de solide asteroïden, zijn kometen bros. Ze bestaan voornamelijk uit ijs en gruis. Een komeet is eigenlijk te vergelijken met een vuile sneeuwbal. Het ijs en het puin worden bij elkaar gehouden door de eigen zwaartekracht. Regelmatig komen kometen ons zonnestelsel binnen. Zodra een komeet in de buurt van de zon komt verdampt het ijs en spuit er stof en gruis naar buiten. Hierbij ontstaat een prachtige staart.

Zowel asteroïden als kometen kunnen een gevaar voor ons vormen. Sommige kruisen zo nu en dan de baan van de aarde. Als de aarde zich op zo’n moment toevallig ook op dat punt bevindt is er een kans dat het object de atmosfeer binnendringt. Als het groot genoeg is, kan het inslaan op de aardbodem.

Komeet of asteroïde?


Leonid Kulik

Terug naar Toengoeska. De Russische mineraloog Leonid Kulik ondernam als eerste enkele expedities naar het rampgebied. Geen gemakkelijke klus, want de rivieren en dichte wouden maakten het gebied erg ontoegankelijk. In 1927 merkte hij op dat de omgevallen bomen in het gebied naar één centraal punt wezen. Op die plek moest de explosie hebben plaatsgevonden.

Ondanks deze aanwijzing werd daar niets teruggevonden van de meteoriet. Een explosie van een komeet boven het aardoppervlak lag daarom in eerste instantie voor de hand. In 1930 opperde de Britse astronoom F.J.W. Whipple het idee dat er een kleine komeet in de atmosfeer explodeerde op een hoogte van ongeveer tien kilometer. Het ijs en stof zouden bij de explosie geheel zijn verdampt.

Dit was in die tijd ook een mooie verklaring voor de gloed die ’s nachts werd waargenomen in Europa en het westen van Azië. De langgerekte staart van de komeet zou daar namelijk de atmosfeer zijn binnen gedrongen. De stofdeeltjes in de staart weerkaatsten het zonlicht op grote hoogte, zodat ze vanaf de aarde zichtbaar werden als een licht schijnsel aan de nachtelijke hemel. Nu weten we dat de stofdeeltjes in dat geval in de atmosfeer zouden verbranden. Dan zouden er veel vallende sterren zijn verschenen aan de hemel!

In 1978 kwam de hypothese onder vuur. De Slovaakse astronoom L’ubor Kresák beweerde dat het object geen komeet was geweest, maar slechts een fragment daarvan. Een komeet verliest door het smelten namelijk voortdurend materie. Stofdeeltjes verspreiden zich geleidelijk over de hele baan van de komeet. Als de aarde door deze baan trekt, komen er stofdeeltjes in de atmosfeer terecht, waarbij ze verbranden. We zien dan meteoren of vallende sterren aan de hemel.


Komeet Encke. Bron: NASA

Elk jaar rond 30 juni kruist de aarde de baan van de komeet Encke die bezaaid is met gruis en puin. Elk jaar rond die datum verschijnen er meteoren aan de hemel die uit de richting van het sterrenbeeld Stier lijken te komen. Maar bij het verdampingsproces in de komeet breken ook geregeld grotere stukken af die in de baan belanden. Zo registreerde een seismisch netwerk tussen 20 en 30 juni 1975 op de maan een serie maanbevingen. Deze werden veroorzaakt door grote inslagen, mogelijk veroorzaakt door fragmenten van komeet Encke. Het zou goed kunnen dat de aarde op 30 juni 1908 toevallig ook een groot fragment is tegengekomen op zijn pad door de baan van Encke. In dat geval was het neerkomende object boven Toengoeska een uit de kluiten gewassen meteoor.

Geheel andere kritiek op de komeethypothese kwam van de Tsjech Zdenek Sekanina in 1983. Volgens de astronoom zou een komeet niet in staat zijn het aardoppervlak te naderen tot een afstand van tien kilometer. Het broze materiaal had veel hoger in de atmosfeer al verpulverd moeten zijn. Een object dat zo ver in de dampkring doordringt moet veel dichter en rotsachtiger zijn geweest dan een komeet of een fragment daarvan. Hij dacht daarom eerder aan een kleine asteroïde.

Een asteroïde is inderdaad een reële optie. In ons zonnestelsel zweven genoeg zware rotsblokken rond die zo’n inslag kunnen veroorzaken. De meeste asteroïden bevinden zich in een baan om de zon tussen de planeten Mars en Jupiter, maar ook buiten dit gebied zwerven ze rond. Sommige van hen naderen of kruisen geregeld de aardbaan. Af en toe moet er dus wel één inslaan op aarde. De vraag is alleen hoe vaak?

Cheko-meer


Cheko-meer. Bron: Google Earth.

In 1993 onderzocht een team Italiaanse onderzoekers van de Universiteit van Bologna materiaal uit de bomen in het gebied van de explosie. De wetenschappers troffen veel metalen deeltjes aan. Rond de jaarringen die overeenkomen met 1908 was de concentratie een stuk hoger. Na onderzoek bleek de samenstelling van de deeltjes uit die jaarringen overeen te komen met het materiaal waaruit asteroïden bestaan. In kometen komen ze zelden voor. Vermoedelijk gaat het dus toch om een asteroïde. Modelberekeningen hebben laten zien dat de asteroïde in dat geval zo’n 60 meter in diameter moet zijn geweest.

Maar Italiaanse onderzoekers vermoedden meer. Hun oog viel op een vreemd meer acht kilometer ten noordnoordwesten van het epicentrum. Op oude kaarten van voor 1930 komt het meer niet voor. Daar moet wel bij gezegd worden dat Russische autoriteiten het destijds niet zo nauw namen met de nauwkeurigheid bij het maken van de kaarten.

De Italianen brachten het Cheko-meer onder andere met geluidstechnieken in kaart en namen ook monsters uit de bodem. Vorig jaar maakten ze hun resultaten bekend in het tijdschrift Nature. Volgens de onderzoekers zou het meer goed een krater van een inslag kunnen zijn. Maar niet het hele object zou daar zijn ingeslagen. Na de grote explosie in de lucht zou er een flink fragment zijn overgebleven dat acht kilometer verderop terechtkwam. Dat vormde de krater dat zich met water vulde.

De ‘kuil’ waarin het meer ligt heeft de vorm van een trechter – zei het iets elliptisch – met vrij steile wanden. Het is een heel andere vorm dan andere meren in de buurt hebben, claimen de onderzoekers. Bovendien detecteerden de Italianen in het midden van het meer een massa met een hoge dichtheid ongeveer tien meter onder het bodemsediment.

Hard bewijs


Kaart van de Tunguska omgeving. Bron: Krinov: “The Tunguska Meteorite”

Andere experts in de wereld vielen direct over de bewering. Zo zouden elliptische kraters zeldzaam zijn en alleen ontstaan bij een inslaghoek kleiner dan tien graden. Volgens modellen is die hoek bij het Toengoeska-incident groter geweest. Ook zouden eventueel overgebleven brokstukken te klein en te traag zijn geweest om zo’n krater te doen ontstaan. Ook gek is dat er rond het meer nog bomen staan die ouder zijn dan honderd jaar. Die zouden bij een nabije inslag zeker tegen de vlakte zijn gegaan. De Italiaanse wetenschappers op hun beurt geven als verklaring dat het rotsblok met een lage snelheid een ‘zachte landing’ gemaakt zou kunnen hebben in het moerassige gebied.

“De Italianen hebben een interessante theorie”, vertelt Tanja Zegers, planetair geoloog aan de Universiteit Utrecht en projectcoördinator bij Mars Express, de huidige Mars Missie van de European Space Agency (ESA). “Maar om zeker te weten dat het gaat om een inslag gaat van iets buitenaards heb je hard bewijs nodig. Dat kunnen bijvoorbeeld mineralen zijn die alleen bij heel hoge druk ontstaan. Bij aardse processen komt de druk niet hoger dan 10 gigapascal. Bij een meteorietinslag kan de druk oplopen tot wel 60 gigapascal. Daarbij ontstaat bijvoorbeeld coesiet en stishoviet, varianten van kwarts die alleen bij extreem hoge drukken ontstaan.”

“Verstoring van het kristalrooster van kwartsmineralen in het gesteente is ook een veelgebruikt bewijs voor meteorietinslagen”, vervolgt Zegers. “Door de drukgolf van de inslag ontstaan lamellen in het kristalrooster die onder een microscoop goed zichtbaar zijn. Naar dit soort bewijzen zullen ze wel gaan zoeken.” Het team uit Bologna keert als het goed is deze zomer terug bij Lake Cheko om naar de dichte massa onder het meer te gaan boren.

Hard bewijs


Omgevallen bomen in Toengoeska. Bron: Leonid Kulik

In de jonge jaren van ons zonnestelsel – zo’n vier miljard jaar geleden – waren er veel meer kleine lichamen in het zonnestelsel dan nu. De jeugdige aarde kreeg destijds voortdurend te maken met inslagen. Deze periode staat bekend als het grote kosmische bombardement. In loop der tijd hebben de planeten het puin geleidelijk geruimd en is het aantal inslagen afgenomen. Op aarde zijn alle sporen van inslagen uitgewist door de geologische activiteit en verwering. Maar op de maan is geologisch weinig gebeurd. Daar kun je verder terugkijken in het verleden. Uit de verdeling van de kraters op de maan blijkt inderdaad dat het aantal inslagen de laatste vier miljard jaar flink is afgenomen.

Gelukkig is het nu een stuk veiliger in het zonnestelsel. Heel grote inslagen die wereldwijde gevolgen hebben zijn heel zeldzaam. De meteoriet die de dinosauriërs en veel ander leven uitroeide 65 miljoen jaar geleden, had een diameter van 10 kilometer. Gemiddeld komt de aarde eens in de 50 tot 100 miljoen jaar een object met een dergelijke omvang tegen.

Maar dat wil niet zeggen dat we achterover kunnen gaan leunen. Er zijn in ons zonnestelsel namelijk een hoop asteroïden en kometen met een kleinere omvang die op aarde lokaal een ramp kunnen veroorzaken. De kans op een inslag neemt toe als het object kleiner wordt. Kijken we naar objecten van één kilometer in doorsnede dan bedraagt de inslagfrequentie al eens in de 100.000 jaar. Zo’n inslag vernietigt misschien niet de hele mensheid, maar hij veegt wel een gebied zo groot als de Benelux compleet van de kaart.

Rotsblokken zoals de Toengoeska-asteroïde kunnen ze een grote stad compleet vernietigen. Naar schatting slaat er eens per duizend jaar één in op de aarde. Maar in deze kans zit een grote onzekerheid. Misschien is het eens in de 10.000 jaar, maar voor hetzelfde geld komt er gemiddeld elke eeuw zo’n rots neer!

Supercomputer


Computersimulatie meteorietinslag van Sandia. Bron: Randy Montoya

De Amerikaanse natuurkundige Mark Boslough kwam eind vorig jaar met nieuwe inzichten. Met de supercomputer in het onderzoeksinstituut Sandia in Albuquerque simuleerde hij de explosie boven het Siberische woud. Hij liet zien dat de asteroïde kleiner is dan eerder werd gedacht. In de simulatie wordt de kracht van de explosie meer naar de grond toe gebundeld. Om dezelfde verwoesting te veroorzaken moet de asteroïde kleiner zijn dan eerder werd aangenomen. Hou zou ongeveer 20 meter in doorsnede zijn geweest in plaats van 60 meter.

Daarmee neemt het kosmische gevaar iets toe. Asteroïden van 20 meter komen namelijk meer voor in het zonnestelsel dan asteroïden van 60 meter. Er zijn er tien tot vijftien keer zoveel van. Ook de kans op een Toengoeska-achtige inslag neemt dus toe met deze factor. Daar komt nog bij dat kleinere asteroïden lastiger te vinden zijn in de ruimte dan grote. Als het ooit mogelijk wordt om actie te ondernemen tegen dit soort ruimteprojectielen, zie je een rots van 20 meter doorsnede later aankomen dan één van 60 meter.

Dat is sowieso een probleem bij relatief kleine asteroïden. Door hun geringe afmetingen zijn ze pas te zien als ze de aarde al dicht naderen. De tijd om actie te ondernemen is dan erg kort. Wereldwijd zijn er verschillende initiatieven om zoveel mogelijk aardscheerders in kaart te brengen, zoals het LINEAR-project van NASA en het Britse programma Spaceguard. Maar de telescopen die daarbij worden ingezet zien alleen grote asteroïden. Objecten met een kleine diameter rond de 100 meter worden alleen gespot als ze toevallig net langs de aarde scheren.

Gelukkig is de kans dat je zelf ooit slachtoffer wordt van een meteoriet erg klein. De kans op overlijden per persoon bedraagt ongeveer 1 op de 20.000. Jaarlijks is dat iets kleiner dan 1 op de miljoen. Statistisch gezien sterven er jaarlijks gemiddeld een paar duizend mensen aan een meteorietinslag. Maar voor zover bekend heeft er in de recente geschiedenis nog nooit iemand door een meteorietinslag het loodje gelegd.

Inslagkansen

Diameter Kracht Krater Frequentie Effect Voorbeeld
(m) (mton) (km)    
50 10 1.000 jaar Explosie in de lucht, vernietiging stad Toengoeska, Siberië 1908
100 100 2 10.000 jaar Inslag, vernietiging metropool, tsunami’s Barringerkrater, Arizona, 50.000 jaar geleden
1.000 100.000 20 100.000 jaar Inslag, vernietiging Benelux Ries-krater, Bavaria, 15 miljoen jaar gele
10.000 100.000.000 200 50-100.000.000 jaar Groot deel van aardse leven sterft Chicxulub, Yucatan, 65 miljoen jaar geleden