Spectaculaire verschijnselen in de lucht: van regenboog tot nachtwolk

Van noorderlicht tot bijzon en van regenbogen tot lichtende nachtwolken. Op onze fotopagina komen in de categorie Weer en Landschap flink wat spectaculaire plaatjes van de Nederlandse lucht voorbij. Maar hoe ontstaan die optische verschijnselen eigenlijk?

Optische verschijnselen in de lucht hebben alles te maken met de wisselwerking tussen lichtstralen en deeltjes in de atmosfeer. Het bekendste voorbeeld is waarschijnlijk de regenboog. Daarbij komen lichtstralen terecht op waterdruppeltjes in de atmosfeer. In die druppels wordt het licht gebroken en gesplitst, waardoor verschillende kleuren zichtbaar worden.

Meestal wordt het licht in een regendruppel maar één keer gebroken, maar het kan voorkomen dat het licht zo op de regendruppels valt dat het een tweede keer wordt gebroken. Wanneer dat gebeurt, ontstaat een tweede regenboog. Daarin is de volgorde van kleuren omgekeerd ten opzichte van de eerste regenboog. Tussen de twee regenbogen in zit een donkere band. Dat verschijnsel wordt ook wel de “Donkere band van Alexander” genoemd.

Als je goed kijkt, zie je op dit plaatje een mistboog. Deze ontstaat eigenlijk net als een regenboog, maar dan met piepkleine waterdruppeltjes. Daardoor zijn de kleuren een stuk fletser dan bij een regenboog. Als je goed kijkt, zie je aan de randen wel een rood-achtige kleur.

Een zeldzaam optisch verschijnsel dat met name in de zomer te zien is, zijn lichtende nachtwolken. Wanneer de rest van de hemel al donker is, houden deze wolken een zilverachtige, lichtblauwe of zelfs geel-oranje gloed. Deze wolken staan veel hoger aan de hemel dan de meeste wolken, waardoor ze het zonlicht nog lang na zonsondergang en ver voor zonsopkomst weerkaatsen.

Ook halo’s zien we regelmatig op de fotopagina voorbijkomen. Dit is eigenlijk een soort verzamelnaam voor verschillende lichtverschijnselen die ontstaan rondom de zon of de maan. Ze worden veroorzaakt door ijskristalletjes in de atmosfeer waar het zon- of maanlicht in breekt. De meest voorkomende halo is de 22 graden halo, ofwel kleine kring.

Een ander type halo die we zo nu en dan zien in de Nederlandse lucht, is de bijzon. Of eigenlijk de bijzonnen. Dit zijn twee felle lichtvlekken die zich links en rechts van de zon vormen. Afhankelijk van de omstandigheden kan het dat allebei de bijzonnen zichtbaar zijn, maar ook dat er slechts eentje te zien is.

Een optisch verschijnsel dat wel eens door de war wordt gehaald met de bijzon, is de corona. Dit lichtverschijnsel bestaat uit gekleurde kransen rondom de zon of de maan. Met name bij lichte bewolking rondom de maan is het goed te zien. De corona ontstaat door diffractie van zon- en maanlicht in waterdruppels of ijskristallen. Het licht wordt dan niet helemaal gebroken, zoals bij een halo of regenboog, maar buigt geleidelijk af. Hierdoor ontstaat een gekleurde, blauwige gloed die overgaat in roodbruin.

Let op, dit verschijnsel is niet hetzelfde als de corona die zichtbaar is tijdens een zonsverduistering. In dat geval gaat het om de hete atmosfeer direct rond de zon. Verwarrend genoeg is dat dus een andere corona dan de corona die ontstaat door het afbuigen van zon- of maanlicht op waterdruppels in onze aardse atmosfeer.

Een bijzonder fotogeniek fenomeen dat heel af en toe in Nederland te zien is, is de aurora borealis, ofwel het noorderlicht. De omstandigheden moeten precies goed zijn. Een donkere nachtlucht, geen bewolking en een harde zonnewind. Wanneer de zonnewind hard genoeg is, botst deze met het magneetveld van de aarde waardoor een geomagnetische storm ontstaat. Door het schudden en botsen worden elektronen in het magneetveld van de aarde versneld. Die elektronen komen vanuit het magneetveld met hoge snelheid de atmosfeer binnen, waar ze botsen met atomen. Tijdens die botsing komt energie vrij, waardoor het spectaculaire noorderlicht ontstaat.

De verschijnselen die hierboven benoemd worden zijn afhankelijk van specifieke omstandigheden zoals temperatuur en water in de lucht. Maar eigenlijk hebben we elke dag te maken met optische verschijnselen, in de vorm van de zonsopgang en zonsondergang. Wanneer de zon schuin op de atmosfeer schijnt, leggen de stralen een relatief lange weg af langs waterdamp en stofdeeltjes. Hierdoor worden stralen verstrooid en gebroken, wat zorgt voor verschillende kleuren licht. Afhankelijk van de hoek is het licht wat het minst verstrooid wordt uiteindelijk zichtbaar aan onze hemel.

Als de zon heel schuin op de atmosfeer staat, zie je bijvoorbeeld het zogeheten "blauwe uur".

Wanneer de zon minder schuin op de atmosfeer komt te staan, verandert de kleur naar rood- of paarsachtig.

Onlangs was Peter Paul Hattinga Verschure te gast bij Vroege Vogels radio om meer te vertellen over deze kleuren in de lucht. Dat gesprek kun je hieronder terugluisteren: