De mysterieuze regenboog

REEDS lang heeft de regenboog de mens gefascineerd, maar ook telkenmale weer verbijsterd door de mysterieuze wijze waarop hij ontstaat.

Waarom verschijnt hij alleen na bepaalde soorten van regens? Waarom ziet men in de ene boog meer kleuren dan in de andere ? Waarom lijkt hij zich van ons te verwijderen wanneer we ernaartoe lopen? Weet u het?

Alles vrezend wat zij niet begrepen, zagen de mensen in de oudheid deze prachtige boog als een vijandige kracht of „onheilbrenger”. Voor sommigen was het een grote slang (of een ander dier) dat water opzwolg en de regen tegenhield. Deze ideeën echter staan in schril contrast met het eerste geschreven bericht waarin van de regenboog melding wordt gemaakt.

De eerste regenboog

’s Werelds oudste geschiedenisboek, de bijbel, vestigt de aandacht op de eerste regenboog en geeft de reden voor zijn herhaald en kleurrijk verschijnen daarna. Naar verluidt sloot God een verbond met de overlevenden van de wereldomvattende vloed, namelijk Noach en zijn gezin, de belofte uitsprekend dat „de wateren . . . niet meer tot een geweldige vloed [zouden] worden om alle vlees te verderven . . . En als teken van dit verbond zei God tot Noach: „Mijn regenboog heb ik in de wolken geplaatst, en die moet dienen tot een teken van het verbond tussen mij en de aarde” (Gen. 9:8-16). Wat een schitterende manier om de mensheid aan Gods belofte te herinneren!

Sommigen menen dat hier in de bijbel niet werkelijk de eerste verschijning van een regenboog wordt beschreven, maar veeleer dat er vanaf die tijd een nieuwe betekenis aan zijn bestaan moet worden gehecht. De bijbel spreekt echter over de regenboog als iets wat zich in die tijd voor het eerst voordeed. Kennelijk waren er vóór die grote vloed atmosferische omstandigheden die de vorming van een regenboog in de weg stonden. Zelfs nu is het nog zo dat een regenboog slechts ontstaat bij de aanwezigheid van een bepaalde weersgesteldheid.

En ofschoon het bijbelse bericht over de regenboog kort is, staat er wel in waarom de regenboog is verschenen, en tot op de dag van vandaag zien mensen des geloofs in deze boog de verzekering dat God zich altijd om de mens bekommert.

Pogingen om het mysterie te begrijpen

Toen de mens begon te peinzen over het ontstaan, over het natuurkundige hoe en waarom van de regenboog, begon hij aan een ontdekkingstocht met heel wat onverwachte verrassingen, terwijl degenen die de regenboog letterlijk hebben willen „grijpen”, hun pogingen vaak met zere voeten hebben moeten bekopen!

Een vroege „speurder” naar het regenboogmysterie, de Griekse filosoof Aristoteles, hield het erop dat de regenboog werd gevormd doordat zonnestralen afketsten of weerkaatsten op het onregelmatige oppervlak van regendruppels. Verder ging hij ervan uit dat een regenboog slechts uit drie kleuren bestond — een mening die eeuwenlang het wetenschappelijk denken over de regenboog heeft beheerst. Zijn uitleg evenwel liet heel wat vragen onbeantwoord.

Een raadsel werd het helemaal wanneer er twee bogen, de „hoofdregenboog” plus een „bijregenboog”, aan het zwerk verschenen. Waarom verschijnen bovendien de kleuren van de buitenboog in omgekeerde volgorde van die van de binnenboog? Een moeilijke vraag als het ontstaan van een regenboog eenvoudig een kwestie van weerkaatsing zou zijn. Nadat diverse theorieën over dit aspect en andere aspecten verworpen waren, werd de geleerde Roger Bacon ertoe bewogen op te merken: „Het is wel zeker dat geen enkele filosoof nog enig inzicht in het ontstaan van de regenboog heeft kunnen krijgen.”

’Hoe kom je daarbij’, antwoordde René Descartes, een Franse geleerde uit de zeventiende eeuw. Met gebruikmaking van ingewikkelde wiskundige berekeningen maakte hij tekeningen waarop de hoeken stonden aangegeven die voor de vorming van een regenboog noodzakelijk waren. Hij pochte dat degenen die zijn theorieën begrepen, ook „gemakkelijk” zouden kunnen begrijpen hoe regenbogen ontstonden. Maar volgens een hoogleraar aan het Brooklyn College „loste hij niet werkelijk alle regenboogproblemen op”. Hij slaagde er bijvoorbeeld niet in om precies uit te leggen hoe de verschillende kleuren en de dubbele regenbogen ontstonden.

Toen, zevenenzestig jaar later, publiceerde Isaac Newton zijn Opticks, een boek waarin hij correct verklaarde dat zonlicht in verschillende kleuren kan worden gesplitst en dat regendruppels het vermogen hebben om kleuren te scheiden. Daarna was over de regenboog wel „het laatste woord geschreven”, zo nam men algemeen aan. Maar was het regenboogmysterie werkelijk opgelost? Velen dachten van wel. De aan de hemel verschijnende bogen weigerden echter nog steeds aan de door mensen gestelde regels te gehoorzamen.

Ten slotte begonnen geleerden te geloven dat licht uit „golven” bestaat, in hun werking en gedrag overeenkomend met geluidsgolven. Na het regenboogverschijnsel op grond van deze gedachtengang te hebben verklaard, besloot de Encyclopædia Britannica van 1858 haar verhaal met de woorden: „Langzamerhand beginnen we te geloven dat we dit verschijnsel [het ontstaan van de regenboog] volledig begrijpen.” Onder velen heerste zelfs zo’n vertrouwen in de toen gangbare lichtleer dat ze zonder bezwaar de „complete theorie” werd genoemd. Nieuwe proefnemingen evenwel verlaagden de „complete theorie” tot wat werd herdoopt in een „eerste benadering”!

De huidige zienswijze

Natuurlijk zijn er in die honderden jaren van waarneming heel wat fascinerende bijzonderheden over het ontstaan van de regenboog aan het licht gekomen. In grote trekken komt de huidige zienswijze op het volgende neer: Ten eerste ziet u slechts een regenboog wanneer u de zon in de rug hebt en er vóór u regen valt. In gedachten houdend dat zonlicht in verschillende kleuren te splitsen is, gaan we nu na wat er gebeurt wanneer regendruppels door stralen zonlicht worden getroffen.

Als een straal de bovenrand van een ronde regendruppel treft, wordt hij afgebogen (gebroken) en ontleed of gescheiden in verschillende kleuren (verschillende lichtgolflengten). Daarna treffen deze gescheiden lichtgolven de achterzijde van de druppel en worden teruggekaatst, waarna ze onder nog verdere breking de druppel verlaten.

Hoe ontstaan hierdoor nu alle regenboogkleuren? Wel, volgens de huidige theorie verlaat elke kleur die u ziet, de druppel onder een iets andere hoek, een hoek die voor die kleur nooit verandert. De bovenste kleurband is bijvoorbeeld altijd rood omdat u dat deel van de regendruppels onder een hoek van ongeveer 42 graden met de zonnestraling ziet. Het is onder die hoek dat de rode lichtgolven na breking worden teruggekaatst. De andere zes kleurbanden onder het rood (oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet) ziet men onder een iets kleinere hoek dan 42 graden.

Maar die tweede boog, waardoor ontstaat die en hoe komt het dat in deze hoger gelegen boog de kleuren zich in omgekeerde volgorde aan ons presenteren, met rood onder en violet boven? De uitleg is dat zonnestralen die de onderkant van een regendruppel binnentreden, daar inwendig een dubbele terugkaatsing ondergaan — dus met andere woorden tweemaal tegen de binnenkant van de regendruppel weerkaatsen voordat ze er weer uittreden — onder een hoek van ongeveer 51 graden met de zonnestraling. Die twee terugkaatsingen zijn er de oorzaak van dat de kleuren in de hogere boog — zichtbaar onder een hoek van ongeveer 51 graden precies de omgekeerde volgorde hebben van die in de onderste boog.

Hoe het komt dat u soms meer kleuren in een regenboog ziet dan bij andere gelegenheden, daarover merkte Science Digest van februari 1972 op: „Het aantal kleuren en hun relatieve breedte in de regenboog variëren naargelang van de grootte van de regendruppels.” Er is echter nog een andere factor — uw eigen positie. Aan gezien u een regenboog slechts waarneemt wanneer u de regendruppels onder een bepaalde hoek ziet, kunt u hem werkelijk uw regenboog noemen — uw persoonlijke „visuele ervaring”. Het is dus mogelijk dat dezelfde regendruppel die naar u rood licht weerkaatst, geel of blauw licht weerkaatst naar iemand die een paar meter van u af staat.

Natuurlijk betekent dit dat wanneer u beweegt, de regenboog die u ziet, met u mee „beweegt”. Dat wil zeggen, dat wanneer u naar een regenboog toe loopt en u zich onder de regendruppels bevindt die de eerste regenboog vormden die u zag, u niet naar boven kunt kijken om daar een regenboog te zien, omdat u die druppels dan namelijk onder een verkeerde hoek ziet. Maar het is best mogelijk dat u in de verte nog steeds een regenboog waarneemt; dat is dan een nieuwe boog, vanuit uw nieuwe standpunt waarneembaar onder de juiste hoek. Hoe nauwkeurig beschrijft het oude Engelse gezegde de dwaze dromer als iemand die „op regenbogen jaagt”!

Zo zien wij dus dat de mens langzamerhand veel over deze grote boog van licht heeft geleerd. Maar zijn hiermee de laatste hoofdstukken over dit mysterie geschreven?

Het mysterie blijft

„Wat is er na honderd jaar van onderzoek nog over om opgelost te worden? Niets!” Dat was de algemene houding aan het begin van onze eeuw. Volgens velen was de theorie van het licht en de optica „volledig en volmaakt”. Maar opnieuw drongen zich vragen op, ditmaal betreffende de basis van de regenboog zelf — het licht. Uit experimenten bleek dat lichtstralen zich soms als vaste deeltjes (vaste stukjes materie) gedroegen in plaats van als „golven”. Dat zette de „golftheorie”, waarmee zo geschikt allerlei uiteenlopende lichtverschijnselen konden worden verklaard, op losse schroeven.

Meer onderzoek heeft geleid tot een andere theorie, waarin het licht nu wordt beschouwd als bestaande uit deeltjes, zogenaamde „fotonen”, die echter terzelfder tijd in hun gedrag een „golfkarakter” vertonen. Uiteindelijk moeten we dus toch nederig toegeven dat de mens nog altijd geen antwoord kan geven op de vraag die God 3000 jaar geleden aan Job stelde: „Waar toch is de weg waarlangs het licht zich verdeelt?” — Job 38:24.

Maar de aard van het licht is niet het enige raadsel dat van het regenboogmysterie is overgebleven. Tevens is er „nog weinig komen vast te staan omtrent de waarneming ervan”, zo staat in het boek The Rainbow. Ja, er is nog heel wat te leren over het menselijk oog en vooral wat het waarnemen van kleuren betreft.

De uitdaging van de regenboog blijft. En of we deze ’hemelboog’ nu zien als een teken van vrede of liever het ontstaan ervan bestuderen, we doen er goed aan ontzag te hebben voor de Ontwerper ervan. Het is in heel veel opzichten waar dat nog steeds niemand de ongrijpbare regenboog heeft kunnen vangen.

[Diagram op blz. 15]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

Zonnestralen

Zonnestralen

42°

Kijker