Introductie
Bovenwaartse luchtspiegelingen kunnen zeer moeilijk te vinden zijn in de vrije natuur.
Deze luchtspiegelingen zijn beelden van objecten die boven het object zelf afgebeeld
worden in plaats van onder het object, zoals bij de meer algemene benedenwaartse
luchtspiegelingen het geval is. Misschien heb je wel eens schetsen of foto's gezien
van schepen aan de horizon op zee, die omgekeerd boven het schip in de lucht
gespiegeld worden. Dit is een bovenwaartse luchtspiegeling. Overigens, de objecten zelf
die je aan de horizon ziet zijn ook alleen maar beelden. In feite is alles wat je ziet
een beeld van de objecten zelf, en het is dus niet zinvol om te spreken over een object
zelf en een beeld.
Ik heb jaren naar bovenwaartse luchtspiegelingen gezocht, en toen ik er eindelijk een te zien
kreeg wist ik meteen waarom ik er nooit eerder een gezien had. Ze zijn namelijk
niet alleen vrij zeldzaam maar ook zeer onopvallend. Hieronder staat beschreven hoe
deze luchtspiegelingen ontstaan en hoe je ze het beste kunt waarnemen.
Het welbekende effect van nat wegdek is wellicht de meest bekende vorm
van benedenwaartse luchtspiegeling.
|
Het ontstaan van luchtspiegelingen in het algemeen
Elke luchtspiegeling ontstaat door abnormaal sterke dichtheidsgradiënten in de
atmosfeer. Deze dichtheidsgradiënten worden in de rustige atmosfeer veroorzaakt door
temperatuurvariaties. Licht beweegt sneller in lucht bij lagere dichtheid, dus als
de dichtheid in de lucht verandert buigt het licht naar de kant van hogere dichtheid
af. Dit komt doordat de kant van het golffront van het licht dat dichter bij de
hogere dichtheid zit langzamer beweegt, dus de andere kant van het golffront beweegt
iets sneller zodat het front scheef gaat staan: het licht buigt. Je kunt dit
vergelijken met twee personen die door het water bij de branding aan het strand
lopen, parallel aan de waterlijn. De persoon in dieper water loopt bij dezelfde inspanning iets langzamer, dus
als de beide personen met gelijke inspanning blijven doorlopen lopen ze met een bocht
het water in.
De dichtheid van lucht bij bepaalde druk verandert als de temperatuur verandert.
Warme lucht heeft een lagere dichtheid dan koude lucht bij dezelfde druk. Dus als
de lucht aan de grond warmer is dan daarboven, verwacht je dat licht dat horizontaal
langs de grond beweegt langzaam naar boven afbuigt. Dit gebeurt inderdaad, en is
de oorzaak van de luchtspiegeling boven het warme wegdek die in het voorjaar en in
de zomer vaak te zien is. Er lijkt een plas water op de weg te liggen in de verte,
omdat we dat associëren met reflecties van de lucht boven de weg. Maar het is niets
anders dan een warme luchtlaag die het licht naar boven toe afbuigt.
Een bovenwaartse luchtspiegeling nabij een gebergte op grote
afstand (De Sandia Mountain Range in New Mexico, VS). Normaal gesproken ziet dit
gebergte er normaal glooiend uit. De luchtspiegeling spiegelt een deel van het
gebergte en rekt het ook in vertikale richting uit. Dit heet towering. Merk op dat
er een bruine band van smog met duidelijke bovenrand ligt. Deze smoglaag hangt in
de temperatuurinversie.
|
Ontstaan van bovenwaartse luchtspiegelingen
Als de temperatuur aan de grond kouder is dan de temperatuur hoger in de
grenslaag, is er een zogeheten temperatuurinversie.1 Dit is
de situatie waarin bovenwaartse luchtspiegelingen zich kunnen vormen. Maar meestal
is de dichtheidgradiënt niet sterk genoeg om de atmosfeer als een lens te laten
werken. In de meeste gevallen van een temperatuurinversie zijn alleen maar alle
voorwerpen aan de horizon schijnbaar iets verhoogd. Dit is niet zichtbaar tenzij
je hulpmiddelen hiervoor hebt.2
Wanneer de temperatuurgradiënt wel sterk genoeg is, tenminste 11oC per 100 meter
in hoogte, en als je je precies op de gunstige hoogte bevindt, kun je bovenwaartse
luchtspiegelingen zien. Je moet je hierbij in of net onder de temperatuurinversie bevinden.
Als je jezelf erboven bevindt zie je niet veel bijzonders en als je jezelf er te ver onder
bevindt zie je eveneens geen spiegelingen. De hoeken waarover bovenwaartse
luchtspiegelingen te zien zijn zijn uiterst klein. Meestal heb je een verrekijker
of telescoop nodig.
Geschikte omstandigheden voor het ontstaan van bovenwaartse luchtspiegelingen
Bovenwaartse luchtspiegelingen zijn vrij zeldzaam. Er zijn wel een aantal situaties
en plaatsen op aarde waar deze luchtspiegelingen geregeld voor kunnen komen:
-
Droge woestijngebieden bij zeer heldere lucht. Als er geen wolken en zeer weinig
waterdamp in de lucht zijn kan de lucht aan de grond zeer sterk afkoelen wegens
uitstraling van infraroodstraling. Dit resulteert 's morgens vroeg in een
temperatuurinversie die erg steil kan zijn, bijvoorbeeld een verschil van
20oC binnen een laag van minder dan honderd meter hoog. Ook zijn
woestijngebieden vaak in de buurt van gebergten, die een goede achtergrond
kunnen vormen om de luchtspiegeling te zien.
-
Poolstreken, waar de koude ijsvlakten de lucht erboven sterk kunnen afkoelen en
een temperatuurinversie maken. Spectaculaire luchtspiegelingen zoals de Fata
Morgana zijn in zulke streken mogelijk.
-
Gebieden op hoge breedtegraden bij een groot meer of een zee, in de lente. Dit
is voor ons in Nederland gunstig. In de lente is het zeewater erg koud, en als
er warme lucht van een hogedrukgebied het water op stroomt kan dat aanleiding
geven tot een temperatuurinversie. De gradiënt is meestal niet zo sterk, maar
je kunt over lange afstanden over zee uitkijken, en er zijn meestal schepen of
olieplatforms aan de horizon te zien aan de Noordzee.
In het algemeen geldt dat er voor elk soort luchtspiegeling weinig wind mag zijn.
Wind mengt de lucht in de grenslaag zodat een sterke temperatuurgradiënt aan de
grond opgeheven wordt.
Natuurlijke bovenwaartse luchtspiegelingen zijn lastig te ontdekken, tenzij je
in de poolstreken woont. De luchtspiegeling op deze foto, gemaakt in New Mexico
(VS) met een telescoop, was maar een paar boogminuten groot en vrijwel
niet te zien met het blote oog.
|
Waarnemen
Bovenwaartse luchtspiegelingen zijn sterk afhankelijk van hoe hoog je je bevindt.
Als je je hoofd ook maar een paar meter hoger of lager houdt kan de luchtspiegeling
al drastisch veranderen of verdwijnen. Ook zijn er geen luchtspiegelingen te
zien als er geen geschikte voorwerpen bij de horizon zijn om het effect zichtbaar
te maken. Tenslotte, als er ook maar enige wind is, zijn de luchtspiegelingen
zeer veranderlijk of afwezig.
Bovenwaartse luchtspiegelingen boven grote watervlakten zoals de zee zijn het
gemakkelijkst waar te nemen, omdat de luchtspiegelingen meestal maar een paar
boogminuten boven de horizon liggen, waar wij boven land meestal geen vrij zicht
op hebben. Ook zijn er vaak schepen aan de horizon van de zee die de
luchtspiegeling zichtbaar kunnen maken.
Bovenwaartse luchtspiegelingen boven woestijngebieden komen voor bij de ochtendschemering
tot ongeveer 1 uur na zonsopkomst. Daarna begint de woestijn zo veel op te warmen
dat er thermiek ontstaat en de stralingsinversie verdwijnt. Je moet over een groot
vlak gebied uitkijken, en naar een gebergte aan de horizon kijken, 75 tot 100 kilometer
ver, waarvan je weet dat dat aan de astronomische horizon ligt.
NB: natuurlijke luchtspiegelingen zoals deze zijn zeer onopvallend en je hebt
een veldkijker of telescoop nodig om ze goed te kunnen zien. De luchtspiegeling
zit vlak boven de astronomische horizon.
Fotograferen van bovenwaartse luchtspiegelingen
Om dit verschijnsel goed vast te leggen heb je een lange telelens nodig, met een
brandpuntsafstand van tenminste 400 of 500 mm. Een telescopische lens van
1000mm is beter. Je kunt dit ook bereiken door een teleconverter te gebruiken
hoewel de kwaliteit van het beeld dan meestal niet zo hoog is. Je hebt ook
een zeer stabiel statief nodig, bij voorkeur van hout. Hout dempt trillingen
beter dan metaal. Ook heb je beslist een draadontspanner nodig.
Je kunt natuurlijk altijd proberen de luchtspiegeling met minder professionele
hulpmiddelen te fotograferen. Een eenvoudige camera met een telelens kan
redelijke opnamen geven. Maar als je echt goede foto's van het verschijnsel
wil maken heb je bovenstaande apparatuur toch wel nodig.
Belichting en filmgevoeligheid
Belicht de foto zoals de belichtingsmeter aangeeft. Ik raad je aan film te
gebruiken van 100, 200 of 400 ISO, of zelfs nog sneller om de belichtingtijd
kort te houden, korter dan ongeveer 1/30 seconde. Langere belichtingstijden
met telescopische lenzen zijn niet geschikt wegens de luchtonrust. De vrij
grove filmkorrel van bijvoorbeeld 800 ISO film is nog niet eens zo erg als
het effect van onscherpte wegens luchtonrust, bij lange telelenzen zoals
1000mm.
Kortom, als er voldoende licht aanwezig is zodat je korte sluitertijden bij
scherpe ongevoelige film kunt gebruiken is dat prachtig, anders moet je
korte sluitertijden met gevoeliger film gebruiken.
Het gebruik van polarisatiefilters
Omdat je luchtspiegelingen over een grote afstand moet fotograferen, vaak
verder dan 50 km afstand, is er meestal heel wat heiigheid, stof, en
blauwe lucht (wegens Rayleigh verstrooiing) tussen jou en de luchtspiegeling.
Een polarisatiefilter kan hier nuttig zijn. Voor grote telescopische
telelenzen is het economischer dit filter op de een of andere manier tussen de lens
en de camera te monteren. De lucht is maximaal gepolariseerd ongeveer 90o
van de zon af, dus als de hoek tussen de zon, de camera en de luchtspiegeling
gunstig is kun je het blauwe strooilicht sterk verminderen, zodat de
luchtspiegeling hoger contrast krijgt.
Mogelijke locaties waar bovenwaartse luchtspiegelingen te zien kunnen zijn
In Europa kun je soms bovenwaartse luchtspiegelingen boven de Noordzee of de
Atlantische Oceaan zien, waarbij je in de lente de meeste kans maakt. De
luchtspiegelingen worden ook vaak gezien in Finland.
Andere gunstige plaatsen zijn Alaska, Canada, Scandinavië en Noord-Rusland.
|