Verslag 'Waarom is de lucht blauw?

Tekst: Edda Heinsman
Fotografie: Hanne Nijhuis

Een strak blauwe hemel en een vrolijk zonnetje, de perfecte dag voor natuurkundige Jan Pieter van der Schaar om in Nemo tijdens de Wakker Worden kinderlezing antwoord te geven op de vraag: waarom is de lucht eigenlijk blauw?

Wie weet hoe het komt dat de hemel blauw is? Het blijft even stil in de zaal als Van der Schaar die vraag stelt. Een jongetje denkt dat het komt omdat wat achter de lucht zit, ook blauw is. ‘Alsof je het plafond hebt geschilderd?,' reageert Van der Schaar. Op zich goed bedacht, maar waarom is de lucht ‘s nachts dan zwart? Het jongetje denkt dat de zon er ook iets mee te maken heeft. Een ander kind noemt de atmosfeer, ‘dat is een soort laag om de planeet en als er een brok steen in komt, verbrandt hij'. Een derde weet nog toe te voegen dat de lucht alleen blauw licht weerkaatst en de andere kleuren doorlaat. En dat is precies wat Van der Schaar gaat uitleggen.

Lichtstralen

Je hebt licht nodig om te kunnen zien. Maar kun je lichtstralen ook zien? Een paar kinderen denken van wel. Om de werking van lichtstralen uit te leggen projecteert Van der Schaar een foto van Nemo op het gordijn. De bundel uit de projector is nauwelijks zichtbaar, op een paar puntjes na waar licht op stofjes in de lucht schijnt. Pas als het licht het gordijn raakt, komt de afbeelding te voorschijn. Dan klapt Van der Schaar twee krijtbordenwissers in de lichtbundel tegen elkaar. Er ontstaat een grote wolk krijt tussen de projector en het scherm, en ineens zie je de lichtstralen. ‘Wauw', roepen de kinderen, want de verlichte krijtwolk is een mooi gezicht. En het idee van lichtstralen is helder: je ziet licht pas als het ergens op weerkaatst en het in je oog terecht komt.

Om het nog wat duidelijker te maken straalt Van der Schaar met een laserpen op een groot gekanteld wit vlak. Je ziet het rode stipje van de laser op het vlak weerkaatsen. Maar midden in het witte vlak zit een zwart vierkant, waar het laserlicht in lijkt te verdwijnen. Wat is dat zwarte vlak? Een zwart gat? Een stuk metaal? Het lijkt wel een goocheltruc. Dan verklapt Van der Schaar het: het is een doodgewone spiegel. Het laserpuntje wordt in de spiegel weerkaatst. Daardoor zie je hem niet meer op de plek waar je hem zou verwachten maar hoog op het plafond. De spiegel stuurt het licht maar in één richting, terwijl het licht dat op het witte vlak terecht komt alle kanten op schijnt -en dus ook door je ogen wordt opgevangen. Dat verspreiden van licht noem je verstrooiing.

Witheet

Wit licht bestaat uit allemaal kleuren. Om dit te bewijzen krijgen alle kinderen een cd'tje. Door de cd's een beetje te draaien breekt het licht van de witte lampen in de zaal. Je ziet allemaal verschillende kleuren. Van Der Schaar pakt er een prisma bij, een driehoekige glazen bak gevuld met water. Als hij daar licht op schijnt, breekt het licht ook en ontstaat er een regenboog. Wit licht bestaat dus uit kleuren: van paars, naar blauw, groen, geel, oranje en rood. Wit is dus niet echt een kleur, maar een combinatie van kleuren.

Het licht op aarde komt voor het grootste deel van de zon. En welke kleur heeft de zon? ‘Geel', roept een kindje. Van der Schaar toont een foto van de zon vanuit de ruimte, en dan is de zon wit. Dat komt omdat de zon ontzettend heet is, legt Van der Schaar uit. De kleur van iets dat gloeit, hangt ook af van de temperatuur. Van der Schaar demonstreert het met twee vlammetjes: van een gewone aansteker en van een klein gasbrandertje. De vlam van de aansteker is oranje met onderin een beetje blauw, daar is hij het heetst. De vlam van de gasaansteker is veel heter en schijnt alleen maar blauw licht. De zon is nog veel heter, wel 6000 graden aan het oppervlak. En daarom is de zon witheet. Misschien heb je dit ook wel eens gezien bij kooltjes op de barbecue? Die zijn eerst zwart, maar als ze in de fik staan oranje en als ze écht heet zijn gloeien ze wit.

Lichtdeeltjes en luchtmoleculen

We weten nu dat zonlicht wit licht is, en dat het bestaat uit alle kleuren van de regenboog. Maar voor het zonlicht op aarde komt moet het eerst door de dikke laag lucht rond de aarde. Wat gebeurt er met het witte licht van de zon als het de lucht tegenkomt? We zoeken het uit met een proefje, en twee kinderen mogen helpen. Ze rollen knikkers van een baan af. De knikkers stellen de lichtdeeltjes van de zon voor. De eerste keer rollen de ‘lichtdeeltjes' gewoon de baan af en gaan rechtdoor, niks aan de hand. Maar wat gebeurt er als je lucht toevoegt? Er worden grote glazen potten - de luchtmoleculen - in de baan van de knikkers gezet. En ja, de knikkers gaan nu niet meer mooi rechtdoor. Ze verspreiden zich alle kanten op!

Gele zon, blauwe lucht

De zon schijnt wit licht naar ons toe, maar onderweg botst het met de luchtdeeltjes in de atmosfeer, waardoor het licht verstrooit. En niet alle kleuren licht raken even verstrooid; het blauwe licht botst vaker met de luchtdeeltjes dan de andere kleuren. Met het gevolg dat het blauwe licht van alle kanten komt. Van der Schaar heeft een laatste experiment meegebracht om dit nog eens goed te laten zien.

Het is een bak water met een lamp erachter. Het licht gaat dwars door de bak, en is gewoon wit. Dan voegt hij een beetje melk toe aan het water. De melk doet hetzelfde als de lucht in de atmosfeer. En net als in het proefje met de knikkers, worden de lichtstralen nu alle kanten op weerkaatst. Als je aan de zijkant van de bak kijkt, zie je dat het een beetje blauwig is, net als de lucht! En aan de voorkant van de bak is het licht geel-roodachtig, net als de zon! Licht dat recht door de bak heen komt is geel en licht dat aan de zijkant verstrooid is, is blauw. Dat is precies wat er ook in de lucht gebeurt: licht dat direct van de zon rechtstreeks in je ogen schijnt is gelig. En zonlicht dat door de lucht verstrooid wordt en dan pas in je oog valt, is blauw.

Waarom wordt het blauwe licht nu meer verstrooid dan de andere kleuren? Dat komt omdat licht uit golfjes bestaat, legt Van der Schaar uit. En de blauwe golfjes zijn kleiner dan de andere kleuren golfjes. Daardoor weerkaatsen ze nu eenmaal makkelijker dan bijvoorbeeld de grote rode golven. Dat wordt helemaal goed duidelijk als je naar de ondergaande zon kijkt. Het zonlicht moet dan een langere weg door de atmosfeer afleggen, waardoor al het blauwe licht verstrooid is en er alleen rood licht overblijft.

En nu we weten waarom de lucht blauw is, snel naar buiten om er van te genieten!