|
|
|
De aardschaduw is een diffuus grijsblauw of donkerblauwkleurig horizontaal segment van de onbewolkte blauwe hemelkoepel, zich steeds
bevindend tegenover de locatie van de opkomende
of ondergaande zon. Kort voor zonsopkomst is boven de westelijke horizon een donkerblauwe onderbreking van het normale uitzicht van de blauwe hemel zichtbaar. Dit is de projectie van de oostelijke horizon op het gedeelte van de hemelkoepel ten westen van de waarnemer. Dit verschijnsel is ook waarneembaar kort na zonsondergang boven de oostelijke horizon.
 |
| De aardschaduw en de belt of Venus met het Paranal-observatorium |
Wanneer de zon in de loop van de schemering onder de horizon zakt, bereikt de directe zonnestraling op de plaats van een waarnemer het aardoppervlak niet meer. Aan de tegenoverliggende oostelijke horizon, waarop de tegenschemering plaatsvindt, bereiken de zonnestralen niet
langer rechtstreeks de lagere lagen van de atmosfeer, die vanaf de locatie te zien zijn. Hiervan wordt beduidend minder licht gereflecteerd dan
van de hogere atmosferische lagen, die nog door direct licht kunnen worden geraakt. Hierdoor ontstaat een lichtarme, grijsblauwe strook direct
boven
de horizon, de schaduwboog van de aarde.
De schaduw die door de aarde wordt geworpen, ligt in een boog tegenover de zon en wijkt af van het oranje-paarse gloeiende uiterlijk erboven,
de tegenschemeringsboog of Venusgordel. Naarmate de zon lager zakt, vervaagt de gordel van Venus en stijgt de schaduwboog van de aarde
hoger. Later verdwijnt de gordel van Venus volledig en gaat de schaduw van de aarde op het zenit over in de diepblauwe lucht zonder enige herkenbare grens. Daarom is ongeveer een half uur na zonsondergang de schaduwboog van de aarde niet meer waarneembaar. Bij zonsopgang vinden de processen in omgekeerde volgorde plaats aan de westelijke hemel. |
|
| 1: Aardschaduwboog als een donkerblauw-grijze boog
direct boven de horizon |
| 2: Bij een lagere stand van de zon onder de horizon wordt de schaduwboog van de aarde boven de horizon groter. |
| 3: De schaduwboog van de aarde opgenomen vanuit een vliegtuig op een hoogte van ongeveer 11.000 m |
| |
| Fysieke basis |
| |
| De belangrijkste oorzaak van de schaduwboog van de aarde is eigenlijk de schaduw die de aarde werpt op de luchtlagen aan de tegenovergestelde horizon. De schaduwboog van de aarde is echter iets groter dan de geometrische schaduw van het aardlichaam, wat te wijten is aan het uitsterven van zonlicht in de atmosfeer van de aarde. Dit verklaart waarom het voor een waarnemer aan het aardoppervlak onder ideale omstandigheden mogelijk is om de rand van de schaduwboog van de aarde kort voor zonsondergang te zien, wanneer het nog ongeveer een halve graad boven de horizon is, rekening houdend met de breking. |
| |
In 1951 stelde de Franse meteoroloog Jean Dubois voor dat de blauwgrijze kleur van de schaduw werd veroorzaakt door Chappuis-absorptie in
de ozonlaag. Deze veronderstelling, die door de kleurstelling aannemelijk lijkt, is niet houdbaar, omdat het spectrum van de schaduwboog van de aarde niet significant verschilt van dat van de Venusgordel en ook niet van de hogere lagen
van de tegenoverliggende horizon.
De Chappuis-absorptie kan worden herkend in alle spectra op dezelfde manier, zoals tussen 2012 en metingen uitgevoerd in 2014 hebben aangetoond. |
| |
De spectra van de schaduwboog van de aarde en die van de hogere lagen boven de tegenoverliggende horizon verschillen voornamelijk in de intensiteit, maar weinig in de spectrale samenstelling van de straling. Het lijkt er dus op dat de waargenomen blauwachtige kleur van de
schaduwboog van de aarde en zijn duidelijke afbakening van de Venusgordel erboven duidelijk te wijten zijn
aan de aanzienlijk lagere helderheid in verband met eigenaardigheden van de menselijke waarneming. Bij lage luminantie met een overgang naar schemerzicht neemt het menselijk oog
het langere golfgedeelte van het spectrum qua kleur nauwelijks waar (zie ook Bezold-Brücke-fenomeen en paarse lijn). |
| |
Om de details van het stralingstransport tijdens de schemering beter te begrijpen, worden verschillende numerieke modellen gebruikt. Een model
dat geschikt is voor het berekenen van de kleurvan de tegenschemering moet rekening houden met meervoudige verstrooiing en ook is een bolvormig beeld van de gelaagdheid van de atmosfeer nodig. Zelfs met de huidige rekenkracht blijft
een analytische methode een uitdaging, meestal worden Monte Carlo-simulaties gebruikt. Gehoopt wordt dat dit meer inzicht geeft in de invloed van de aerosolsamenstelling en de ozonlaag. |
Een verwant fenomeen in hetzelfde deel van de hemel is de Venusgordel, of anti-schemerboog, een roze band die zichtbaar is boven de
blauwachtige schaduw van de schaduw van de aarde, genoemd naar de planeet Venus die, wanneer zichtbaar, zich typisch in dit gebied bevindt.
van de hemel. Geen gedefinieerde lijn scheidt de schaduw van de aarde en de gordel van Venus;
de ene gekleurde band gaat in de lucht over in
de andere.
De Venusgordel is een heel ander fenomeen dan de nagloed, die in het geometrisch tegenoverliggende deel van de hemel verschijnt. |
| |
| Kleur |
Wanneer de zon rond zonsondergang of zonsopgang dicht bij de horizon staat, ziet het zonlicht er roodachtig uit. Dit komt omdat de lichtstralen
een bijzonder dikke laag van de atmosfeer binnendringen, die als een filter werkt en alle behalve de langere (rodere) golflengten verstrooit. |
| |
Vanuit het perspectief van de waarnemer verlicht het rode zonlicht rechtstreeks kleine deeltjes in de lagere atmosfeer aan de hemel tegenover
de zon. Het rode licht wordt teruggekaatst naar
de waarnemer, wat de reden is waarom de Venusgordel roze lijkt. |
| |
Hoe lager de ondergaande zon daalt, hoe minder duidelijk de grens tussen de schaduw van de aarde en de Venusgordel verschijnt. Dit komt
omdat de ondergaande zon nu een dunner deel van de bovenste atmosfeer verlicht. Daar wordt het rode licht niet verstrooid omdat er minder deeltjes aanwezig zijn, en ziet het oog alleen de "normale" (gebruikelijke) blauwe lucht, wat te wijten is aan Rayleigh-verstrooiing van
luchtmoleculen. Uiteindelijk lossen zowel de schaduw van de aarde als de Venusgordel op in de duisternis van de nachtelijke hemel. |
 |
| Foto-4 |
|
|
 |
| Foto-5 |
|
| |
5: Volle maan die opkomt, gezien door de Venusgordel. Een heel klein deel van de schaduw van de aarde (donkerblauw) is ook zichtbaar in
deze afbeelding, maar de horizon is hier te hoog om meer van de
schaduw van de aarde te zien. |
| 6: Een totale maansverduistering op 21 december 2010 toont het roodachtige licht dat op het oppervlak van de maan valt. |
| |
| Kleur van een maansverduisteringen |
| |
De schaduw van de aarde is net zo gebogen als de planeet, en de umbra strekt zich uit over 1.400.000 km (870.000 mijl) de ruimte in.
De antumbra strekt zich echter voor onbepaalde tijd uit. Wanneer de zon, de aarde en de maan perfect (of bijna zo) zijn uitgelijnd, met de aarde tussen de zon en de maan, valt de schaduw van de aarde op het maanoppervlak gericht naar de nachtzijde van de planeet, zodat de schaduw de volle maan geleidelijk donkerder maakt, waardoor een maansverduistering ontstaat. |
| |
Zelfs tijdens een totale maansverduistering bereikt echter nog een kleine hoeveelheid zonlicht de maan. Dit indirecte zonlicht is gebroken toen
het door de atmosfeer van de aarde ging.
De luchtmoleculen en deeltjes in de atmosfeer van de aarde verstrooien de kortere golflengten van dit zonlicht; dus bereiken de langere golflengten van roodachtig licht de maan, op dezelfde manier waarop licht bij zonsondergang of zonsopgang roodachtig lijkt. Deze zwakke rode verlichting geeft de verduisterde maan een vage roodachtige of koperkleur. |
|
|
|
|
|
|
|
