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

Zonsondergang in de Burj Khalifa

Met een totale hoogte van ongeveer 830 m is de Burj Khalifa het hoogste gebouw ter wereld. Het is zo hoog dat we de zonsondergang aan de voet van het gebouw kunnen observeren, daarna naar de bovenste verdiepingen kunnen rennen en dezelfde zonsondergang voor een tweede keer kunnen aanschouwen. Je moet wel snel kunnen rennen.
Of de lift nemen.

Dit fenomeen kan alleen optreden als de aarde een bol is. Op een hogere positie zullen we de zonsondergang later observeren dan wanneer we dichter bij de grond staan. De horizon bevindt zich immers op een verdere afstand bij een hoger observatiepunt en de dag duurt er langer.

Er is een verschil van ongeveer drie minuten tussen de eerste zonsondergang en de laatste zonsondergang. Voor islamitische rituele doeleinden is het gebouw verdeeld in drie zones. Tijdens de Ramadan mogen moslims op de hoogste verdiepingen ongeveer 2 minuten later hun vasten starten dan mensen op de lagere niveaus.