Astronomische lichtbreking

Licht verplaatst zich niet altijd in een rechte lijn. Wanneer het door een medium met een andere massadichtheid gaat, zullen de golven veranderen van richting. Het fenomeen wordt lichtbreking of refractie genoemd en wordt beschreven volgens de wet van Snellius.

De atmosfeer van de aarde kent variaties in luchtdichtheid die afhankelijk is van de hoogte en temperatuur. Aangezien de brekingsindex verandert met de dichtheid van het medium, ervaren lichtgolven die door de atmosfeer van de aarde gaan ook breking.

Door de zwaartekracht wordt lucht dat zich dicht bij de aarde bevindt meer samengedrukt dan lucht dat zich verder van het aardoppervlak bevindt. Ter vergelijking: onderaan een stapel sumoworstelaars voel je meer druk dan halverwege of helemaal bovenaan deze stapel. Hierdoor ontstaat er een dichtheidsgradiënt en zal licht gewoonlijk afbuigen richting het aardoppervlak.

Om die reden zullen volgende observaties mogelijk zijn:

  • Zowel zon als maan verschijnen afgeplat aan de horizon. Ze worden als het ware wat platgedrukt.
  • Zon, maan en sterren die net boven de horizon te zien zijn, bevinden zich in werkelijkheid reeds achter de horizon.
  • Tijdens een totale zonsverduistering is het mogelijk om zowel de zon als de verduisterde maan beide boven de horizon te zien (selenelion).
  • De maan wordt lichtrood tijdens een totale maansverduistering.
  • De maan en zon gaan geel of rood onder.
  • Alle hemellichamen zullen een tikkeltje trager bewegen ter hoogte van de horizon.
  • Sterren fonkelen.

Deze atmosferische lichtbreking, die wanneer we over hemellichamen praten ook wel astronomische refractie wordt genoemd, verklaart al de bovenstaande fenomenen consequent en elegant.

Zoals hierboven reeds aangekaart werd is astronomische refractie het gevolg van de dichtheidsgradiënt in de atmosfeer. Dit is een eenvoudig te meten feit. Beklim maar eens een berg met een zakje chips. Of gebruik een hoogtemeter op basis van luchtdruk.

Platte Aarders misbruiken lichtbreking vaak om onmogelijkheden in hun model te verklaren. Zo hopen ze bijvoorbeeld dat licht weg van de aarde buigt en zo de zon (die in hun model ongeveer 5.000 km boven de aarde zweeft) kan laten op- en ondergaan. Of denk maar aan de vraag hoe het kan dat iedereen op aarde dezelfde kant van een ronde maan kan zien. En hoe is het mogelijk dat in Zuid-Amerika, Afrika en Australië drie verschillende mensen alle drie in totaal verschillende richtingen kunnen kijken en toch dezelfde sterren kunnen zien?

Helaas voor hen en hun fantasiewereld is lichtbreking een goed onderzocht en bekend feit.

Referenties

Hoe Mt. Rainier de vorm van de aarde demonstreert

Na een stevige klim naar de top van een berg kan je vaak genieten van een ongelooflijk vergezicht. Je zal de kromming van de horizon niet kunnen waarnemen (de aarde is erg groot), maar de bolling van de aarde weg van jou is te zien in de positionering van de bergtoppen rondom jou. 

We kunnen dit observeren door de afstand van de waarnemer tot de toppen en hun hoogtes te bepalen. Uit die gegevens kunnen we een geometrisch diagram of zelfs een eenvoudig fysiek model construeren met behulp van het Platte Aarde-model. Het is gemakkelijk te concluderen dat de zichtbaarheid van de pieken, zoals gezien in realiteit, niet overeenkomt met wat wordt verwacht indien de aarde plat is.

In dit voorbeeld zou op een Platte Aarde Mt. Rainier boven de andere toppen uit moeten steken. Maar als gevolg van de kromming van de aarde is deze berg grotendeels achter de horizon verdwenen en verschijnt hij ver onder ooghoogte.

Een uitstekende tool om te weten te komen hoe jouw omgeving eruit zou moeten zien is Peakfinder. Deze gratis website/app toont, rekening houdend met de vorm en grootte van de aarde, de omliggende pieken en hellingen en komt vaak verbazingwekkend goed overeen met foto’s genomen op deze locatie.

Referenties

De kromming van het Bedford kanaal

In 1870 demonstreerde Alfred Russell Wallace, tweede ontdekker van de evolutietheorie, de kromming van de aarde. Dit als antwoord op een door John Hampden georganiseerde wedstrijd om een ronde aarde te bewijzen.

Hampden was een volgeling van Rowbotham, een bekende Platte Aarde influencer van die tijd en auteur van Earth not a Globe. Rowbotham gebruikte eerder het Bedford Kanaal om aan te tonen dat de aarde geen kromming kende. Met het gebruik van een telescoop was hij in staat om van het ene eind van het kanaal een boot waar te nemen die aan de andere eind op het water dobberde.

Maar hij negeerde voor het gemak het effect dat lichtbreking op de waarneming had en concludeerde verkeerdelijk dat het wateroppervlak niet krom was. Wallace echter ontwierp een beter experiment waarbij lichtbreking slechts een minimaal effect op de waarneming had:

  • Hij voerde het experiment op 4 m boven het wateroppervlak uit. Rowbotham plaatste de telescoop veel dichter bij het water, op slechts 20 cm.
  • Hij plaatste een paal met twee schijven in het midden van het kanaal. Op deze manier zou een bolling van het water eenvoudiger waar te nemen zijn.

In zijn experiment slaagde Wallace er in om aan te tonen dat de aarde wel degelijk een kromming kent. Helaas was Hampden geen man van zijn woord en weigerde hij het prijsgeld uit te betalen aan Wallace. Bovendien bedreigde hij Wallace en diens vrienden en verbleef om die reden dan ook vaak in de gevangenis.

Verhaal in detail

Op 12 januari 1870 verscheen in het blad Scientific Opinion een uitdaging om wetenschappelijk bewijs voor de kromming van de aarde te leveren. John Hampden, een Platte Aarder en volgeling van Samuel Rowbotham, beloofde een gulle £500 aan degene die dit kon aantonen.

Alfred Russel Wallace, die op dat moment in geldnood verkeerde, dacht gemakkelijk geld te verdienen. Hij voldeed aan de voorwaarden en demonstreerde de aardkromming met behulp van het Bedford kanaal, een 9,7 km lang recht stuk in de Bedford rivier.

Wallace, niet onbekend met landmeting, ontwierp het experiment als volgt:

“De Old Bedford bridge, ongeveer zes mijl verwijderd, is gemaakt van baksteen en is iets hoger [dan de Welney bridge]. Op deze brug bevestigde ik een groot katoenen doek, zes voet lang en drie voet hoog, met een dikke zwarte band door het midden, de onderkant op dezelfde hoogte als de borstwering van de Welney bridge; opdat het midden ervan zich op dezelfde hoogte van het water zou bevinden als de zichtlijn van de grote zes-duim telescoop die ik bij me had.

Halverwege [het kanaal], ongeveer drie mijl van elke brug, richtte ik een lange paal op met hieraan bevestigd twee rode schijven, de bovenste op dezelfde hoogte boven het water als zowel de zwarte band als de telescoop, terwijl de onderste schijf vier voet lager hing.

Het mag duidelijk zijn dat, wanneer het wateroppervlak perfect recht loopt voor de volledige zes mijl en de drie objecten – telescoop, bovenste schijf, zwarte band- zich allen op dezelfde hoogte boven het water bevinden, de bovenste schijf, door de telescoop waargenomen, op de zwarte streep zichtbaar zal zijn;

terwijl, wanneer het water over de volledige zes mijl convex gekromd is, de bovenste schijf beslist hoger moet verschijnen dan de zwarte band, met een hoeveelheid van vijf voet en acht duim, de gekende afmeting van de aarde indachtig. Deze hoeveelheid zal door lichtbreking misschien verminderd worden tot vijf voet.”

In de schets hierboven toont fig. 1. wat we verwachten te zien wanneer de aarde rond is, terwijl een observatie zoals weergegeven in fig. 2. een platte aarde impliceert. Het experiment was op voorhand goedgekeurd door alle betrokken partijen, Hampden en de scheidsrechters incluis.

Toen het experiment aan de gang was, werd Wallace altijd vergezeld door Hampden of de scheidsrechter, en hij zorgde ervoor dat de hoogte van alle drie de objecten hetzelfde was.

Door de telescoop gezien zagen de brug en de paal in het midden er zo uit:

Het mag duidelijk zijn dat beide schijven boven de zwarte band gezien werden en dat Wallace zijn hypothese correct was. Helaas kon Hampden het resultaat niet verkroppen en zocht naar excuses. De telescoop was volgens hem niet plat en was niet uitgerust met een dradenkruis. Hij betwistte de uitkomst met overduidelijk ongerelateerde uitvluchten.

Wallace ging echter in op zijn tegenwerpingen en leende een waterpas en een telescoop van een vriend. Een tweede observatie leidde, zoals het hoort bij een goed opgesteld experiment, tot hetzelfde resultaat.

Als kers op de taart voerde Wallace het experiment nogmaals, maar in de andere richting uit. Een vlag werd opgehangen aan de Welney brug en de telescoop werd opgesteld op de Old Bedford brug. En alweer was het resultaat hetzelfde: beide schijven waren zichtbaar boven de vlag.

Alle waarnemingen gaven aan dat beide schijven boven de zwarte band (en de vlag) werden gezien, dus werd geconcludeerd dat het water kromming heeft, zoals hieronder te zien is.

Alle scheidsrechters en de vertegenwoordigers van Hampden waren het erover eens dat Wallace de uitdaging had gewonnen. Maar het verhaal eindigde hier niet. Hampden eiste dat Wallace zijn geld terug zou geven!

Het geld was toen nog in handen van een scheidsrechter en niet overhandigd aan Wallace. Helaas oordeelde de rechtbank dat het geld nog steeds in het recht van Hampden was omdat het niet aan Wallace was geleverd, waarschijnlijk omdat geen schriftelijke overeenkomst afdwingbaar was in de ogen van de wet.

En het was nog lang niet voorbij. In de loop van de volgende 16 jaar heeft Hampden herhaaldelijk bedreigingen geuit tegen Wallace en de mensen die bij de competitie betrokken waren, waaronder een van de scheidsrechters.

Hampden stuurde brieven naar mensen die Wallace kenden en beschuldigde Wallace ervan een leugenaar te zijn. Wallace’s vrouw werd bedreigd met moord. Voor dit misdrijf werd Hampden drie maanden opgesloten. Maar toen hij eenmaal vrij was, keerde hij weer terug naar zijn oude gedrag.

Daarna pleegde Hampden verschillende overtredingen waardoor hij zich meerdere keren tegen de wet keerde:

  • In 1871 klaagde een scheidsrechter van de uitdaging Hampden aan wegens laster. Hampden werd veroordeeld tot 1 jaar gevangenisstraf.
  • In januari 1871 klaagde Wallace Hampden aan wegens laster. De rechtbank oordeelde dat Hampden Wallace £ 600 moest betalen. Maar Hampden had al zijn bezittingen overgedragen aan zijn schoonzoon, zodat hij zelf geen bezittingen had. Hiervoor moest Wallace uiteindelijk de griffierechten betalen.
  • In oktober 1872 klaagde Wallace Hampden opnieuw aan wegens laster. De rechtbank liet hem gaan omdat Hampden via verschillende kranten een verontschuldiging publiceerde.
  • In januari 1873 pleegde Hampden opnieuw laster en werd ‘gedwongen’ een verontschuldiging te publiceren via verschillende kranten.
  • Maar slechts een paar maanden later was Hampden weer bezig met laster en werd hij veroordeeld tot een gevangenisstraf van twee maanden.
  • In maart 1875 werd Hampden opnieuw opgesloten wegens laster, dit keer voor een jaar, en twee jaar onder toezicht. Maar Hampden werd na slechts zes maanden in de gevangenis vrijgelaten.
  • In januari 1876 spande Hampden een rechtszaak aan tegen Walsh, een van de scheidsrechters om de uitdagingsprijs van £ 500 terug te winnen. Maar aangezien Wallace een schuld had van £ 687 vanwege eerdere kosten, probeerde Wallace de schuld te betalen met behulp van de vorderingen. Hampden maakte zichzelf op slimme wijze failliet en droeg al zijn bezittingen over aan zijn schoonzoon. Uiteindelijk betaalde Wallace de volledige gerechtskosten van £ 277, de overige kosten niet meegerekend.
  • In 1878 stuurde Hampden opnieuw brieven naar Wallace’s collega’s.
  • In 1885 stuurde Hampden een brief naar Huxley, de president van de Royal Society, om Wallace te belasteren.

Wallace dacht dat hij gemakkelijk £ 500 zou verdienen en dat het experiment slechts een kwestie van wetenschap was. Het was verre van dat; Wallace had veel tijd en geld nodig om het probleem ‘Hampden’ aan te pakken.

Zoals veel dingen die met de Platte Aarde te maken hebben, is het niet alleen een kwestie van wetenschap, maar ook een psychologisch probleem.

Aardeschijn tijdens een totale zonsverduistering

Tijdens een totale zonsverduistering bevindt de maan zich precies tussen de aarde en de zon in. De naar de aarde gerichte kant van de maan ontvangt dus geen zonlicht. Maar hoewel het daar dus nacht is, krijgt het maanoppervlak nog steeds wat licht dat weerkaatst wordt door het oppervlak van de aarde, net zoals wij bij volle maan ook een verlicht aardoppervlak kennen. Dit fenomeen wordt aardeschijn genoemd.

Sommige Platte Aarders beweren dat een zonsverduistering niet wordt veroorzaakt door het verduisteren van de zon door de maan, maar door een ander, mysterieus hemellichaam. De reden is dat verduisteringen onverenigbaar zijn met sommige van hun opvattingen over de beweging van de zon en de maan.

Aardeschijn bewijst dat ze het bij het verkeerde eind hebben. Met deze simpele observatie wordt al snel duidelijk dat het wel degelijk de maan is die in haar baan om de aarde voor de

Tijdens een zonsverduistering kunnen onze ogen deze aardeschijn niet observeren. Dit komt omdat een zonsverduistering steeds overdag plaatsvindt. Onze ogen zijn al gewend aan fel daglicht. Een totale zonsverduistering duurt maar een paar minuten, en er is niet genoeg tijd voor onze ogen om zich aan de plotselinge donkere situatie aan te passen. Om dit fenomeen alsnog vast te leggen maak je een foto van de maan met een lange sluitertijd. Het  bekende lachende gezicht van de maan zal gemakkelijk herkenbaar zijn.

Hoe fotografeer je aardeschijn. 

Let op de volgende tips als je foto’s wilt maken van de aardschijn tijdens een totale zonsverduistering:

  • Het is niet aan te raden om tijdens een gedeeltelijke zonsverduistering een foto van de aardeschijn te maken. De intensiteit van zonlicht kan camera-apparatuur beschadigen, of erger nog, uw ogen.
  • Volgens photographingspace.com is een geschikte belichting ISO 100, f/8, 8s of gelijkwaardig. Maak verschillende foto’s met verschillende instellingen om een beter resultaat te bekomen.
  • Vanwege de lange sluitertijd is een stevig statief of bevestiging vereist.
  • Let op de tijd van de zonsverduistering. Je hebt maar een paar minuten! Zorg ervoor dat je klaar bent voordat de zonsverduistering eindigt.

Afbeelding

De illustratie is een totale zonsverduistering door AstroFoto.ro. De foto is gemaakt in Tidore (Indonesië) tijdens de totale zonsverduistering in 2016.

De foto is een samenstelling van meerdere afbeeldingen met verschillende belichting (HDR).

Stersporen: bewijs dat de aarde een bol is en om haar eigen as draait

Als we op het noordelijk halfrond naar de lucht kijken in de richting van het noorden, zien we alle sterren in tegenwijzerzin rond een vast punt draaien. In astronomische termen heet dit punt de noordelijke hemelpool. Onze heldere poolster (Polaris) bevindt zich op ongeveer 0,5° van deze pool. Dit rotatiepunt is niet zichtbaar voor waarnemers op het zuidelijk halfrond.

Anderzijds kunnen we op het zuidelijk halfrond, als we naar de lucht richting het zuiden kijken, sterren in de tegenovergestelde richting zien draaien rond de zuidelijke hemelpool. De ster Sigma Octantis bevindt zich op ongeveer 1° van deze pool.  Ook hier is deze rotatie-as niet zichtbaar voor waarnemers op het noordelijk halfrond.

Waarnemers op de evenaar zien beide hemelpolen in tegenoverstaande positie net boven de horizon.

Deze beweging van de sterren kan onmogelijk plaatsvinden op een Platte Aarde. De beweging van de sterren is een bewijs dat de aarde rond is en om haar eigen as draait.

Credit

  •     Links: Sherborne Old Castle, Dorset, Verenigd Koninkrijk. Door Rich Grundy
  •     Rechts: La Silla Observatory, Chili. Door Iztok Bo