De volle maan. Afbeelding tegoed: Robert Gendler. Klik om te vergroten
De maan is volkomen vertrouwd. We zien het de hele tijd, in de blauwe lucht overdag, tussen de sterren en planeten 's nachts. Elk kind kent de contouren van de lavazeeën van de maan: ze volgen de man in de maan of soms een konijn.
Deze bekendheid gaat verder dan schijn. De maan is eigenlijk gemaakt van aarde. Volgens moderne theorieën werd de maan zo'n 4,5 miljard jaar geleden geboren toen een te grote asteroïde onze planeet trof. Materiaal van de aarde zelf spinde de ruimte in en vloeide samen in onze gigantische satelliet.
Maar toen Apollo-astronauten dit vertrouwde stukje huis betraden, ontdekten ze dat het alleen maar vertrouwd lijkt. Van het elektrisch geladen stof aan hun voeten tot de inktzwarte lucht erboven, de maan die ze verkenden was volkomen buitenaards.
Dertig jaar geleden waren hun vreemde ervaringen bij het publiek even bekend als de Man in the Moon. Niet meer. Veel van de beste verhalen van Apollo zijn in de loop van de tijd vervaagd. Zelfs NASA-personeel is een aantal van hen vergeten.
Nu NASA teruggaat naar de maan op zoek naar nieuwe verhalen en schatten, bezoeken we enkele van de oude opnieuw, met een reeks [via e-mail beveiligde] verhalen genaamd "Apollo Chronicles". Deze, de eerste, onderzoekt de simpele kwestie van schaduwen.
Ga de volgende zonnige dag naar buiten en kijk in je schaduw. Het is niet erg donker, toch? Gras, stoep, tenen - wat er ook in zit, je kunt het vrij goed zien.
Het innerlijke licht van je schaduw komt uit de lucht. Moleculen in de atmosfeer van de aarde verspreiden zonlicht (blauw meer dan rood) in alle richtingen en een deel van dat licht landt in je schaduw. Kijk naar je schaduwrijke voetafdrukken op verse, zonovergoten sneeuw: ze zijn blauw!
Zonder de blauwe lucht zou je schaduw griezelig donker zijn, als een stukje nacht dat je volgt. Raar. Toch is dat precies hoe het op de maan is.
Om de ervaring van Apollo-astronauten te visualiseren, stel je voor dat de lucht volledig en volkomen zwart wordt terwijl de zon blijft schijnen. Je silhouet wordt donkerder en vertelt je "je bent niet meer op aarde".
Schaduwen waren een van de eerste dingen die Apollo 11-astronaut Neil Armstrong noemde toen hij op het oppervlak van de maan stapte. "Het is hier vrij donker in de schaduw [van de maanmodule] en het is een beetje moeilijk voor mij om te zien dat ik een goede houvast heb", liet hij de aarde via de radio zien.
De adelaar was met zijn externe locker, een opbergvak genaamd "MESA", in de schaduw van het ruimtevaartuig neergestreken op de Sea of Tranquility. Hoewel de zon om hen heen brandde, moesten Armstrong en Buzz Aldrin in het donker werken om hun tv-camera en verschillende geologische tools in te zetten.
"Het is heel gemakkelijk om in de schaduw te zien nadat je je een tijdje hebt aangepast," merkte Armstrong op. Maar, voegde Aldrin eraan toe, "het voortdurend heen en weer bewegen van zonlicht naar schaduw moet worden vermeden omdat het je wat tijd zal kosten in waarnemingsvermogen."
Echt, maanschaduwen zijn niet absoluut zwart. Zonlicht dat wordt gereflecteerd door het zacht afgeronde terrein van de maan zorgt voor een zwakke verlichting, net als de aarde zelf, die een secundaire lichtbron is in de maanhemel. Gezien de tijd om zich aan te passen, kon een astronaut bijna overal kijken.
Bijna. Beschouw de ervaring van Apollo 14-astronauten Al Shepard en Ed Mitchell:
Ze waren net geland bij Fra Mauro en waren druk bezig met het uitladen van de maanmodule. Het ALSEP kwam uit, een groep experimenten die op een pallet waren vastgeschroefd. Items op de pallet werden vastgehouden door 'Boyd-bouten', elke bout verzonken in een huls die werd gebruikt om de Universal Handling Tool, een soort astronautensleutel, te geleiden. Shepard zou het gereedschap inbrengen en er een draai aan geven om de bout los te maken - simpel, behalve dat de hulzen snel gevuld werden met maanstof. De tool zou niet helemaal naar binnen gaan.
De mouw maakte zijn eigen kleine schaduw, dus 'Al keek ernaar en probeerde naar binnen te kijken. En hij kreeg de tool niet binnen en kon hem niet loslaten - en hij kon hem niet zien ", herinnert Mitchell zich.
'Onthoud', voegt Mitchell toe, 'op het maanoppervlak is er geen lucht om licht te breken - dus tenzij je direct zonlicht hebt, is er in de hel geen enkele manier om iets te zien. Het was gewoon pikzwart. Dat is een geweldig fenomeen op een airless planeet. "
(Uiteindelijk hebben ze het probleem opgelost door de hele pallet ondersteboven te draaien en het stofstof los te schudden. Sommige van de Boyd-bouten, beter losgemaakt dan ze dachten, regenden ook.)
Kleine schaduwen op onverwachte plaatsen zouden astronauten in het hele Apollo-programma lastig vallen - een bout hier, een verzonken zuurstofmeter daar. Dit waren meestal kleine werkoverlast, maar astronauten waren jaloers op de minuten die verloren waren gegaan door hun verkenningen.
Schaduwen kunnen ook ondeugend zijn:
Apollo 12-astronauten Pete Conrad en Al Bean landden in de Ocean of Storms op slechts ongeveer 600 meter van Surveyor 3, een robotachtig ruimtevaartuig dat drie jaar eerder door NASA naar de maan was gestuurd. Een belangrijk doel van de Apollo 12-missie was om Surveyor 3 te bezoeken, de tv-camera op te halen en te zien hoe goed het vaartuig de barre maanomgeving had doorstaan. Landmeter 3 zat in een ondiepe krater waar Conrad en Bean er gemakkelijk bij konden - zo dachten missieplanners.
De astronauten konden Surveyor 3 zien vanuit hun maanmodule Intrepid. 'Ik herinner me de eerste keer dat ik ernaar keek', herinnert Bean zich. 'Ik dacht dat het op een helling van 40 graden was. Hoe komen we daar beneden? Ik herinner me dat we erover praatten in de cabine, over het gebruik van touwen. '
Maar "het bleek dat [de grond] echt plat was", antwoordde Conrad.
Wat is er gebeurd? Toen Conrad en Bean landden, stond de zon laag aan de hemel. De bovenkant van Surveyor 3 was in de zon verlicht, terwijl de onderkant in diepe duisternis was. 'Ik werd voor de gek gehouden', zegt Bean, 'omdat, als er op aarde iets zonnig is aan de ene kant en erg donker aan de andere kant, dan moet het op een geweldige helling zijn.' Uiteindelijk liepen ze een lichte helling van 10 graden naar Surveyor 3 - geen touwen nodig.
zie bijschrift Een laatste wending: toen astronauten naar de schaduwen van hun eigen hoofd keken, zagen ze een vreemde gloed. Buzz Aldrin was de eerste die meldde "? [Er is] een halo rond de schaduw van mijn helm." Armstrong had er ook een.
Dit is het 'oppositie-effect'. Atmosferische optica-expert Les Cowley legt uit: "Granen van moondust plakken aan elkaar om donzige torenachtige structuren te maken,‘ sprookjeskastelen genaamd ’, die diepe schaduwen werpen." Sommige onderzoekers denken dat het maanoppervlak bezaaid is met deze microscopische torens. 'Recht tegenover de zon', vervolgt hij, 'verbergt elke stoftoren zijn eigen schaduw en dat gebied ziet er daardoor helderder uit in tegenstelling tot de omgeving.
Klinkt eenvoudig? Het is niet. Andere factoren dragen bij aan de schittering. Het maanoppervlak is besprenkeld met glasachtige bolletjes (denk aan ze als maandauwdruppels) en kristallijne mineralen, die zonlicht naar achteren kunnen reflecteren. En dan is er "coherente backscatter" - vlekken van maanstof die kleiner zijn dan de golflengte van licht dat zonlicht diffracteert, waardoor de stralen terug naar de zon worden verspreid. 'Niemand weet welke factor het belangrijkst is', zegt Cowley.
We kunnen hier op aarde het oppositie-effect ervaren, bijvoorbeeld wegkijken van de zon naar een veld met hoog bedauwd gras. De halo is er, maar onze helderblauwe lucht heeft de neiging het contrast te verminderen. Voor een volledig effect moet je naar de maan gaan.
Lichtgevende halo's; geestverruimende schaduwen; sprookjeskastelen gemaakt van maanstof. Apollo-astronauten ontdekten inderdaad een vreemde wereld.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
