De Groene Amsterdammer van 9 September 1933 No. 2938 Nieuwe denkbeelden over onweerselectriciteit Prof. dr. E. van Everdingen l Ctrootscne schouwspelen der natuur Na een vrij drogen en warmen zomertijd, waarin velen van hun vacantie volop konden genieten, is half Augustus een weersomslag ingetreden, -waarbij zich nogal wat onweer heeft voorgedaan. . "Wie oog heeft voor het grootsche in de natuur Ion ook daarbij genieten van het indrukwekkende schouwspel van de zware, dreigende luchten, 4e opeengestapelde, bolle wolken, van boven gesluierd of in rafels uiteengescheurd het doffe ?dreunen hooren van den verren donder, en dan de bui zien naderen, totdat rukwinden uitschieten, slagregens neerkletteren en felle bliksemschichten door ratelende slagen worden gevolgd. Zoo schetsen we het typische onweer, en zóó sterk is de over tuiging, dat donder, zware wolken en regen bijeenhooren, dat de donderslag uit helderen hemel" de meest gebruikte term is om iets vol komen onverwachts en onbegrijpeUjks weer te geven. Er zyn echter allerlei variaties en graden naast het geweldige electrische vuurwerk in hoogere luchtlagen, waarbij soms geen druppel regen valt, zooals bij het onweer van 3-4 September 1929, 'dat schrijver dezes indertijd onderzocht, staan de zware stort- of slagregens, die zonder een enkel zichtbaar electrisch verschijnsel verloopen. Er is dus geen reden om een afzonderlijke verklaring te zoeken voor den plotselingen zwaren regen, die de flinke onweders vergezelt in het algemeen groote verschillen in temperatuur of in windsnel heid op korten afstand, bij groot vochtgehalte van de atmosfeer; wat afzonderlijk verklaard moet worden is de onweerselectriciteit. Bjj de groote verscheidenheid, waarop we boven wezen, is het een heugelijk feit, dat twee moderne theorieën ter verklaring van het onweer tot een lijnrecht tegengesteld resultaat komen ? we worden zoo ervoor behoed te denken, dat we er met de verklaring al geheel zijn. We kunnen die beide theorieën aanduiden met de namen der Engelschen Simpson (meteoro loog) en Wilson (physicus), al willen we niet over het hoofd zien, dat in beide theorieën veel steekt, wat ook door vroegere onderzoekers, bijv. Lenard, Ulster en Geitel in Duitschland is gevonden. Simpson gaat uit van het proces, dat alleen in staat is behoorlijke hoeveelheden regen te ?vormen, de opstijging tot groote hoogte van met waterdamp beladen lucht. Bij de opstijging koelt de lucht zich af, op een bepaald niveau wordt ze verzadigd, daarboven scheidt zich de water? damp af in zóó fijne druppels, dat ze door den «tijgenden luchtstroom gemakkelijk omhoog ge voerd worden, en zoo groeit de wolk tot de ge weldige donderkoppen, waarvan we in het begin spraken. Maar daarbij condenseert voortdurend meer waterdamp, het wordt dus in die wolk een gedrang van kleine druppeltjes, deze gaan meestal samenvloeien, vergrooten daardoor de valsn lheid en kunnen zoo als regen beneden komen tenzij een al te krachtige opstijgende luchtstroom dat belet. Immers er is een grens aan het aan groeien der druppels gesteld boven de 5 mm. doorsnede breken ze door den luchtweerstand aan stukken meer dan 8 m. valsnelheid kan daarom geen druppel hebben. Nieuwe onder zoekingen van Macky hebben aangetoond, dat bij aanwezigheid van electrische spanningen (zooals in elke onweersbui voorkomen), het breken der druppels reeds bij 3 mm. middellijn gebeurt, en de valsnelheid dus niet boven 6 m. per sec. kan stijgen. Opstijgende stroomen met diezelfde stijgenelheid komen nu bij onweersachtig weer veel voor, en dus kan een tijd lang al het water in de wolk vastgehouden worden, de druppels telkens aangroeiend tot 3 mm., gebroken, omhoog ge worpen en weer vallende totdat, als de stijgende stroom uitgeput is, de heele watermassa als een .,,wolkbreuk" naar beneden komt. Proefondervindelijk is door Lenard en Simpson aangetoond, dat bij het breken dezer druppels een electrische scheiding optreedt: de grootere druppels zijn positief geladen, de lucht en de kleinere verstoven druppels negatief. De op stijgende stroom neemt die negatieve lading mee naar boven, de druppels voeren de positieve naar omlaag of houden die althans in de onderste wolkenlagen en ziedaar de electriseer-machine in de wolk, die, naar men kan berekenen, inder daad in staat is de enorme spanningsverschillen(millioenen volts) te scheppen, die voor de bliksemontladingen noodig zijn. Tot zoo ver is er tegen de redeneering van Simpson weinig in te brengen. Hij meent daarom gerechtigd te zijn het beeld van de onweerswolk zóó te ont werpen, dat beneden een groote positieve lading, boven en misschien achteraan een groote negatieve lading zit. Elke ontlading er zijn er naar boven, naar andere wolken (horizontaal) en naar beneden zal een deel van den voorraad, hetzij van negatieve of positieve lading verbruiken, maar de fabriek blijft werken en vult het ontbrekende weer spoedig aan. Ook dat wordt bevestigd door het onderzoek speciaal van Wilson en zijn navol gers. Bij iedere ontlading neemt het spannings verschil met de aarde sterk af, maar onmiddellijk daarna groeit het weer aan, eerst snel, daarna langzaam, totdat weer een nieuwe ontlading komt. Nu komen de bedenkingen. In de eerste plaats verklaart deze theorie niet de groote verscheiden heid in electriciteits-ontwikkeling bij gelijke regenintensiteit maar vooral: de onderzoekingen naar het teeken van de lading in de onderste gedeelten van de wolk kloppen niet met het beeld van Simpson in de groote meerderheid van de gevallen is de onderkant negatief. Wiison's theorie heeft het nadeel, dat ze uitgaat van het bestaan van een spanningsverschil in de wolk, waarvan de oorsprong niet duidelijk wordt aangegeven, maar waarvan het teeken klopt met wat de onderzoekingen in de meerder heid der gevallen voor het onderdeel van de wolk hebben gegeven: een negatieve lading beneden, een positieve hooger. Aangenomen, dat zulk een veld eenmaal bestaat, weet men dus, dat de grootere druppels door den invloed der ladingen boven en onder in de wolk van boven negatief, van onder positief geladen zijn. In de ruimte, waardoor ze vallen, zijn behalve fijne waterdruppeltjes ook ladingen (ionen) aanwezig, waarvan de negatieve een veel grootere beweeglijkheid hebben onder den invloed van een electrische kracht dan de positieve, die aan déstof gebonden zijn. De werking van d* positieve en negatieve la dingen, aan weerskanten van groote druppels aanwezig, is daardoor heel verschillend. De posi tieve lading kan de beweeglijke negatieve deeltjes 'tot zich trekken en dus de druppels als geheel negatief doen worden, de negatieve trekt de posi tieve deeltjes wel aan, maar ontsnapt ze door de valsnelheid van den druppel, vóór ze merkbaar naderbij zijn gekomen. Zoo kunnen de vallende druppels een vrij sterke negatieve lading ver gaderen, terwijl ze een gelijkwaardige positieve lading boven zich laten. Men ziet: volmaakt het tegengestelde resultaat van Simpson. Het meten van het teeken van de lading van het regenwater geeft geen onweerlegbare beslissing beide teekens komen voor, en bovendien kan door ladingen op den weg van den druppel onder de wolk het teeken wel vervalscht zijn. Vandaar dat wij de Nederlandsche vrijwillige waarnemers hebben opgewekt, mede te werken aan de oplossing van de puzzle, door vooral te letten op den aard van de ontladingen. Want men kan aan een blik semstraal zien, of hij van een positieve of een negatieve lading komt de van een negatieve lading uitgaande stralen zijn buiten* de wolk onvertakt, die van de positieve zijn vertakt, m is het merkwaardig, dat een groote verzameling van bliksemfoto's, door Simpson uit Engeland en van elders bijeengebracht, een groote meerderheid van vertakte ontladingen opleverde, wat hij als bewijs voor zijn inzicht beschouwde ? en dat dit toch in het geheel niet klopt met het teeken van de lading onder in de wolk, ook niet in Ned. Indië, zooals blijkt uit het onderzoek, waarop dr. de Kruyff onlangs in Amsterdam promoveerde. Wij noemden daar straks deze tegenspraak heugelijk. Er is dikwijls een neiging met een theorie weg te loopen, omdat zij enkele groote feiten goed verklaart, ook al laat zij ons in tal van gevallen in bijzonderheden in den steek. Nu echter op een zoo cardinaal punt tegenspraak komt, zal men moeten voortgaan de verschillende werkingen, die ongetwijfeld bij het onweer een rol spelen, in hun gevolgen nader te bestudeeren. Zeker zal daarbij niet vergeten worden, dat de begintoestand, de hoeveelheid .en het teeken van de lading in de luchtmassa's, die opstijgen, hemelsbreed kan ver schillen. Sinds Franklin weet men al, dat ook bij mooi weer groote electrische spanningen heerschen tusschen punten, die enkele honderden meters boven elkaar liggen; bij eiken weerstoestand wisselen die spanningen, en tal van verschijnselen: stof, rook, mist en wat niet al oefenen er grooten invloed op uit. De onderzoekingen van den te vroeg gestorven Duitschen onderzoeker Wigand hebben aange toond, waarom de eene wolk bij de geringste op stijging regen geeft, een andere soms uren lang kan dreigen zonder regen sterke ladingen op de kleine druppeltjes verhinderen hun samen vloeiing. Aan den anderen kant leeren wij, ook door den nieuwen internationalen wolkenatlas, die dezer dagen in volledigen vorm verschijnt, de wolken en haar bewegingen beter kennen. Het is vooral het onderzoek van hoozen, waaraan de laatste jaren hier te lande zooveel aandacht is besteed, dat tot het inzicht voert van wervel achtige beweging om een horizontale as in de wolk, waardoor de ladingen, die eerst boven waren, later beneden kunnen komen. Zoo kwam'schrijver dezes' tot de onderstelling, dat Simpson's beeld moet worden aangevuld door de positieve lading meer in het midden te denken, aan vele zijden door negatieve ladingen omringd. Dan is aan de onderzijde de toestand geschapen, dien Wilson heeft aangenomen, terwjjl de bovenkant voor de beginlading zorgen kan en het zal nu het doel van nadere wetenschappelijke onderzoekingen moeten zijn uit te rekenen, hoe de beide processen, die Simpson en Wilson bestudeerd hebben, onder die omstandigheden samenwerken, om zoo wellicht te verklaren, hoe de lading steeds langzamer tot een zekere grenswaarde aangroeit, terwijl de omstandig heden vooraf wellicht kunnen verklaren, waarom op bepaalde dagen de grenswaarde onder de maat voor bliksemontladingen blijft en dus zware regen zonder onweer valt, terwijl zij op andere dadelijk die waarde bereikt en ieder buitje onweer geeft. Schrijver dezes betwijfelt echter, of zelfs met deze beide theorieën een hevig onweer zonder regen, zooals dat van 3 op 4 September 1929, voldoende te verklaren is wellicht zal men voor de hoogste atmosfeerlagen toch de condensatie direct op electrische kernen, die Wilson eerst als verklaring van alle onweer heeft aangenomen, moeten te hulp roepen, al is deze verklaring terecht voor de onderste lagen opgegeven. Door combinatie van al deze beschouwingen mag men hopen, de groote veelzijdigheid van de onweersverschijnselen volledig te doorgronden. Zijn naam is klein, zijn roem is groot. KLKJEN DAG N