Posts Tagged ‘illusie’

Heksenketels en luchtspiegelingen

augustus 29, 2010

We kennen allemaal wel die bibberende beelden boven een gloeiend hete tarmac, waardoor het lijkt alsof er olie op de landingsbaan ligt. Maar waar komt zo’n Fata Morgana plots vandaan? En is het slechts een geintje van onze hersenen, of daadwerkelijk een fysisch fenomeen? We spiegelen je meteen de antwoorden voor!

Fata Morgana is een heks

De term fata morgana is ontleend aan het Italiaans, en verwijst naar Morgan le Fay, de hogepriesteres uit de overlevering van koning Arthur. Zij zou luchtspiegelingen veroorzaken in de Straat van Messina, voor de kust van Sicilië. Een verklaring voor die legendes over vliegende kastelen en schepen die nooit de kust konden bereiken, kan echter gevonden worden in… de fysica, uiteraard!

Gloeiend asfalt werkt als een lens

Het ontstaan van een fata morgana of luchtspiegeling bij bv. gloeiend heet asfalt valt te verklaren door het grote verschil in temperatuur. De dunne, warme luchtlaag dicht bij de grond heeft andere eigenschappen dan de koudere, hoger gelegen luchtlagen. Hierdoor kunnen lichtstralen afgebogen worden, waardoor het asfalt eigenlijk fungeert als een lens. In de optica spreekt men van refractie, omwille van een verschil in brekingsindex. Dat klinkt misschien ingewikkeld, maar je kunt dit verschijnsel ook waarnemen wanneer je een rietje in een glas water stopt. Door het verschil in brekingsindex tussen de lucht en het water lijkt het rietje te verschuiven.

Door het verschil in brekingsindex tussen de lucht en het water lijkt het rietje te verschuiven

Bij de warme en koude luchtlagen boven het asfalt gebeurt net hetzelfde, waardoor de lucht weerspiegeld wordt op de grond. Onze hersenen kunnen dat moeilijk begrijpen, en denken daarom dat er olie op de startbaan ligt.

Een oase van bedrog

Een fata morgana in de woestijn is een combinatie van zo’n luchtspiegeling met een verregaande vorm van zinsbegoocheling. De refractie van een staalblauwe hemel en dorre rotsen lijkt voor een dorstig oog inderdaad algauw op een weelderige oase met dito oeverbegroeiing. Hallucinerende pelgrims denken een meer te zien, en dromen daar graag palmbomen bij. De bevreemdende luchtspiegelingen versterken hun waan, waardoor zij beginnen geloven in cactussen met kraantjes waaraan zij hun dorst willen laven.

Een fata morgana in de woestijn is een combinatie van luchtspiegeling en zinsbegoocheling

Superieur of inferieur?

De meest voorkomende fata morgana is een zogenaamde inferieure (of neerwaartse) luchtspiegeling, zoals hierboven verklaard. Het omgekeerde fenomeen (een superieure, of bovenwaartse fata morgana) kan echter ook optreden, maar is zeldzamer. Hiervoor moet de onderste luchtlaag  immers kouder zijn dan de hoger gelegen luchtlagen. Zo’n temperatuursinversie is ongebruikelijk, maar kan voorkomen in ijsrijke gebieden. Bij een superieure fata morgana worden de lichtstralen in de andere richting afgebogen, waardoor je voorwerpen kunt waarnemen die eigenlijk achter de horizon verborgen zijn!

Het kan bovendien het wedervaren van poolreizigers verklaren die met stellige zekerheid beweren vliegende schepen te hebben gezien. De zeemansverhalen over zingende inktvissen, naakte zeemeerminnen en dansende demonen vallen echter tot nader order toe te schrijven aan het buitensporig gebruik van rum of andere geestesrijke drank… 

© 2010 – Labo Vekalie

Advertenties

Een rad voor de ogen

maart 5, 2010

In de bioscoop kunnen we ons vergapen aan de special effects van de huidige blockbusters. Het gekletter van huifkarren in een klassieke Western spreekt tot de verbeelding, en ook de razendsnelle achtervolgingsscènes in de weekendfilm zijn vaak indrukwekkend. Maar soms lijkt het wiel achterwaarts te draaien, terwijl de wagen vooruit rijdt… Hoe kan dat? Is er met de camera geknoeid, of valt dat optisch te verklaren? Onderstaand artikel opent je ogen!

Een tekenfilm is een vliegensvlug stripverhaal

Een wiel dat achteruit draait, terwijl de wagen voorwaarts snelt: dat bestààt niet. De wetten van de fysica zijn hierover loepzuiver en onverbiddelijk. Indien je zoiets ziet, zit je dus in de cinema of voor de televisie. Een film is immers een snelle opeenvolging van allemaal afzonderlijke beeldjes of frames. Een televisie toont 50 beeldjes per seconde, terwijl een film doorgaans bestaat uit 24 frames per seconde. Vor een animatiefilm van anderhalf uur moeten dus meer dan 125 000 tekeningen worden gemaakt! Het aantal beeldjes per seconde wordt frame rate genoemd.

Het kleefvermogen van onze ogen

Bovendien zijn onze ogen van nature uit lui. In de optica spreekt men van retinale persistentie, en in mensentaal over het kleefvermogen van onze ogen. Dit betekent dat ieder beeld bijna letterlijk op ons netvlies wordt gebrand. Wanneer we de ogen sluiten, blijven we het laatst gevormde beeld nog een fractie van een seconde zien. Het was de Gentse geleerde Joseph Plateau die ontdekte dat het beeld nog ongeveer een tiende van een seconde blijft hangen. Als we méér dan tien gelijkaardige beelden per seconde te zien krijgen, ervaren wij dit als een vloeiende beweging.

Een rad voor de ogen draaien

Een film is dus een razendsnel beeldverhaal, terwijl onze ogen lui zijn. Deze twee vaststellingen brengen ons dichter bij een verklaring voor het losgeslagen wiel. Neem nu een eenvoudig karrenwiel met identieke spaken dat draait in wijzerzin, zoals op onderstaande figuur:

 

Onze verwarde hersenen draaien ons een rad voor de ogenAls het wiel vier seconden nodig heeft voor één volledige omwenteling, en we nemen iedere seconde een foto, dan zouden we telkens hetzelfde beeld zien. Met andere woorden: als de omwenteling-snelheid van het wiel gelijk is aan de frame rate van de film, denken we dat het wiel stilstaat!

Maar wat gebeurt er nu als het wiel ietsje trager draait?  De linkse spaak, die we even groen hebben geverfd, is dan iets minder dan een kwartslag gedraaid. Voor onze hersenen lijkt het echter alsof de bovenste spaak een klein beetje naar links is bewogen. Wij interpreteren die opeenvolging van beelden dus als een wiel dat achterwaarts draait! Afhankelijk van de snelheid, zien wij op televise of in de film dus een vertraagde rotatie, een stilstaand wiel of zelfs een wiel dat achterwaarts draait. Het zijn onze verwarde hersenen die ons een rad voor de ogen draaien…

© 2010 – Labo Vekalie