Weerkunde op Sonnenborgh onderzoek voor een tentoonstelling

Weerkunde op Sonnenborgh onderzoek voor een tentoonstelling Bachelorscriptie Hieke Huistra 28 april 2006

Het onderzoek is uitgevoerd bij: Faculteit Bètawetenschappen – Departement Natuur- en Sterrenkunde Instituut voor de Geschiedenis en Grondslagen van de Wiskunde en de Natuurwetenschappen (IGG) en Sonnenborgh – Museum en Sterrenwacht Onder begeleiding van: Frans van Lunteren (IGG) Robert Wielinga (Sonnenborgh)

Op het voorblad ‘Het KNMI en de sterrenwacht gezien vanaf het Servaasbolwerk in Utrecht’ (1859), een prent van P.W. van de Weijer.

Inhoudsopgave Inleiding

2

Werkzaamheden

3

Meer informatie

4

Bijlage 1: Tentoonstellingsteksten

5

Bijlage 2: Opbouw van de tentoonstelling

17

Bijlage 3: Lezing Uitfeest

25

Bijlage 4: Artikel Natuurkunde.nl

30

Bijlage 5: Artikel Zenit

35

Bijlage 6: Literatuurlijst

39

Inleiding Wie in de vijftiende eeuw tussen de meidoornstruiken voor de Utrechtse stadsmuur stond, wist niet waar hij moest beginnen.1 Vlak achter hem de slotgracht. Voor hem de muur. Tachtig centimeter dik aan de bovenkant, een meter vijftig aan de onderkant. Zeven tot negen meter hoog. En bovenop kieperden de Utrechters vaten met puin en pek omver. De stad was bijna onneembaar. Dat veranderde door de komst van een nieuw model kanon aan het eind van de vijftiende eeuw.2 Makkelijk verplaatsbaar, in staat redelijk snel meerdere schoten te lossen en met ijzeren kogels in plaats van stenen. De hele stadsverdediging moest anders. De muren en de torens werden lager en dikker, zodat ze minder makkelijk kapot geschoten werden. Daarnaast was een nieuwe verdedigingsstrategie nodig. Afwachten met een emmer hete pek bij de hand had geen zin meer, omdat de vijand nu van grote afstand al kon schieten. Daarom bouwden de Utrechters vier nieuwe bastions, van waaruit ze aanvallend konden verdedigen. De bastions waren in 1558 af. Op dat moment was er weinig militaire dreiging, maar later, tijdens de tachtigjarige oorlog, werd Utrecht verdedigd vanuit de bastions. Zo kon in 1578 een verrassingsaanval van de Spanjaarden worden afgeslagen.3 In de jaren daarna werd de artillerie steeds zwaarder en uiteindelijk waren de bastions hier niet meer tegen opgewassen. Ze verloren hun verdedigende functie. De bastions Sterrenborgh en Morgenster zijn in de negentiende eeuw gesloopt omdat ze het drukke waterverkeer op de singels hinderden. Manenborgh is in dezelfde tijd voor een deel afgebroken vanwege de aanleg van het Zocherplantsoen.4 Het vierde bastion, Sonnenborgh, is nog voor een groot deel in orginele staat. Dat is te danken aan de wetenschap.5 Al in 1639 huisvestte de universiteit er de hortus botanicus. Later kwam daar ook het chemisch laboratorium bij. Beide verhuisden in de achttiende eeuw, maar halverwege de negentiende eeuw bebouwde hoogleraar Buys Ballot het bolwerk met twee nieuwe onderzoeksinstituten: de sterrenwacht en het KNMI. Het KNMI groeide zo snel dat het al in 1897 moest verhuizen naar een landhuis buiten de stad, in De Bilt. De sterrenkundigen zijn langer gebleven. Pas in 1987 vertrokken de laatsten naar de Uithof. Sindsdien heeft Sonnenborgh zich ontwikkeld tot publiekssterrenwacht en museum. Tot vorig jaar was in het museum alleen aandacht voor de sterrenkundige geschiedenis, maar men wilde in de nieuwe vaste tentoonstelling ook aandacht besteden aan drie andere functies van het gebouw: Sonnenborgh als bastion, Sonnenborgh als plek voor zonneonderzoek en Sonnenborgh als meteorologisch instituut. Van januari tot september 2005 heb ik bij wijze van bacheloronderzoek meegewerkt aan deze nieuwe tentoonstelling. Mijn werkterrein was het historische deel van de weer-tentoonstelling. De weer-tentoonstelling laat zien hoe je het weer kunt meten en hoe Buys Ballot dat in zijn tijd op Sonnenborgh heeft aangepakt. De tentoonstelling is 1

Bart Klück, Agnes Hemmes en René de Kam, Het Utrechtse antwoord: de bastions van Karel V, Utrecht 2004, pp 13-16 2 ibid., pp 16-21 3 ibid., pp 87-88 4 ibid., pp 86 5 ibid., pp 48

2

opgebouwd uit vijf weergrootheden: temperatuur, windsnelheid, luchtdruk, neerslag en luchtvochtigheid. Bij iedere grootheid wordt uitgelegd hoe je die kunt meten, wat voor problemen je daarbij tegen kunt komen (denk aan gevoelstemperatuur) en wordt iets verteld wat typerend was voor Buys Ballot en het KNMI. Zo is er bij luchtdruk aandacht voor zijn wet, bij temperatuur voor zijn pogingen een universele schaalverdeling in te voeren en bij neerslag voor zijn waarnemersnetwerk. Bij iedere grootheid zijn proefjes, illustraties en objecten te zien. Ook hoort bij iedere grootheid een brieffragment van een van de waarnemers van Buys Ballot. Werkzaamheden Iedere dinsdagochtend was ik op het museum aanwezig, daarnaast werkte ik thuis, in de Universiteitsbibliotheek en in het Utrechts Archief. Ik deed drie soorten werkzaamheden. Het meest heb ik me bezig gehouden met het doen van historisch onderzoek en het populariseren ervan. Daarnaast heb ik van alles geregeld: illustraties opvragen, rechthebbenden opsporen, instrumenten uitkiezen en foto's maken bijvoorbeeld. Onderzoek De tentoonstelling bevat een hoop historische informatie. Ik heb al deze informatie verzameld. Hiervoor heb ik boeken, artikelen en archiefmateriaal bestudeerd. Veel van wat ik daarin tegenkwam, hebben we uiteindelijk niet gebruikt. De weerkunde van voor de negentiende eeuw viel toch buiten het onderwerp. Voor het eerste weerbericht in de Utrechtse krant was in de zaal geen ruimte meer. En Buys Ballots ideeën over een verband tussen de rotatie van de zon en temperatuurschommelingen op aarde konden we niet op begrijpelijke wijze aan de bezoeker uitleggen. Populariseren Het is moeilijk precies in de tentoonstelling aan te wijzen wat ik heb gedaan. Achteraf, na alle vergaderingen, mails en gesprekken, is het lastig te achterhalen wat nou wiens idee was, als het idee al van één iemand was. Het enige wat ik echt als 'van mij' zie, zijn de brieffragmenten van de waarnemers. Ik heb ze opgezocht in het archief, ik vond ze leuk, ik heb gesuggereerd ze te gebruiken en ik heb er vervolgens vijf geschikte uitgekozen. De teksten zijn niet van mijn hand, maar ik heb ze wel meegelezen en gecorrigeerd. De vormgeving is gedaan door bureau devrijervandongen uit Arnhem. Waar ik over meegedacht heb, is het idee voor de opzet, het opdelen in vijf weergrootheden. Maar de uitvoering, de kleuren, de doeken tussen de verschillende secties, dat komt allemaal van de vormgevers. Wel heb ik de oude meetinstrumenten en de illustraties mee uitgezocht. Zoals boven beschreven heb ik ook al het historisch onderzoek gedaan. Naast de tentoonstelling heb ik nog drie andere dingen gedaan. Begin september heb ik twee lezingen gegeven tijdens het Utrechtse Uitfeest, voor in totaal vijftig mensen. De lezing had als onderwerp 'alles over de wet van Buys Ballot': de historische achtergrond, de natuurkundige uitleg en de toepassing ervan, bijvoorbeeld in de stormwaarschuwingsdienst van Buys Ballot. Over hetzelfde onderwerp heb ik twee artikelen geschreven: een voor de internetsite natuurkunde.nl en een voor het populair-wetenschappelijke tijdschrift Zenit. Al deze activiteiten zijn me zo goed bevallen dat ik nu met veel plezier als rondleider bij Sonnenborgh werk.

3

Meer informatie • • • • •

Mijn begeleider bij Sonnenborgh was Robert Wielinga. Hij wil graag meer vertellen over wat ik gedaan heb en hoe dat gegaan is. Zijn e-mailadres: [email protected] De tentoonstelling is te bezoeken in Sonnenborgh: Museum & Sterrenwacht. Geopend van dinsdag tot en met vrijdag en op zondag tussen 11 en 17. Tentoonstellingsteksten en een overzicht van de opbouw zijn te vinden in de bijlages 1 en 2 De lezing die ik op het Uitfeest hield staat in bijlage 3. De artikelen op natuurkunde.nl en in de Zenit zijn te vinden in de bijlages 4 en 5. Beide artikelen zijn geschreven voor een breed publiek, annotatie ontbreekt daarom. Bijlage 6 is een lijst van de literatuur die ik voor de artikelen, maar ook voor de tentoonstelling en de lezing, heb gebruikt.

4

Over de teksten De tentoonstelling is opgebouwd uit zeven delen. Bij binnenkomst wordt de bezoeker welkom geheten door Buys Ballot, dan volgt informatie over vijf verschillende weergrootheden en de poolexpeditie van1882 sluit de tentoonstelling af. Elk onderdeel bestaat uit teksten, objecten en hands-on1. De hands-on zijn in dit overzicht niet terug te vinden, omdat ze buiten mijn verantwoordelijkheid vielen. De objecten zijn in cursief omschreven. De bijbehorende teksten hebben verschillende kleuren, afhankelijk van het type tekst. De rode zinnen zijn de inleidende tekst. In de tentoonstelling zijn ze in een groter lettertype weergegeven. Bij de vijf weergrootheden, luchtdruk, temperatuur, windsnelheid, neerslag en luchtvochtigheid, hoort steeds een ‘weerweetje’, hieronder blauw. Dit zijn ‘gekke getallen’: de warmste dag, de zwaarste storm, de vorm van een regendruppel. Het paarse ‘waarnemer aan het woord’ verlevendigt de informatie. De informatie zelf, de ‘normale’ teksten, is hieronder zoveel mogelijk in de volgorde van de tentoonstelling gegeven. Deze teksten gaan over Buys Ballot, de weerkunde in zijn tijd, de oprichting van het KNMI en de weerkundige meetmethoden in onze tijd. We hebben geprobeerd aan iedere grootheid iets te koppelen wat typerend was voor het meteorologisch onderzoek van Buys Ballot. Bij luchtdruk is dat uitleg over de wet van Buys Ballot. Naast de thermometer van Hendrik Prins leest de bezoeker bij temperatuur over de pogingen van Buys Ballot een uniforme schaal in te voeren. De stormwaarschuwingsdienst van Buys Ballot past goed bij windsnelheid. Bij neerslag gaat de tentoonstelling in op zijn waarneemnetwerk. Bij luchtvochtigheid tenslotte komt het verband minder goed uit de verf, maar er is toch een korte opmerking over het verband tussen de weer- en de sterrenkunde. Dit is van belang voor de vestiging van het meteorologisch instituut en de sterrenwacht op dezelfde plek, Sonnenborgh.

1

Jargon voor een opstelling waar bij bezoekers hun handen kunnen gebruiken: een proefje.

5

bijlage 1: tentoonstellingsteksten

[1 Welkom door Buys Ballot] Die altijd weet van waar het waait, Maar met geen wind ter wereld draait, Is Buys Ballot. Bovenstaand fragment is van een gedicht van Nicolaas Beets voor Buys Ballot ‘aan den feestdisch ter viering van zijn veertigjarig professoraat’ op 16 november 1887.

Welkom op Sonnenborgh! Mijn naam is Christophorus Henricus Diedericus Buys Ballot. Ik ben de grondlegger van de sterrenwacht en het weerkundig instituut op Sonnenborgh. 1854: Het KNMI opgericht Samen met mijn studiegenoot Frederick Wilhelm Christiaan Krecke doe ik al vanaf 1848 weerkundige waarnemingen op Sonnenborgh. Op 31 januari 1854 krijg ik van de koning toestemming om hier het Koninklijk Nederlandsch Meteorologisch Instituut op te richten. Portret van C.H.D. Buys Ballot (1817-1890), maker:J.H. Neuman, olieverfschilderij, 1890, Universiteitsmuseum, Utrecht P.W. van de Weijer, Het KNMI en de sterrenwacht gezien vanaf het Servaasbolwerk in Utrecht. Litho, 1859 Oprichtingsakte van het KNMI, 1854. Kopie Rijksarchief, Den Haag. Waarnemers gezocht!

Het weerkundig observatorium in Utrecht moet het centrum worden van een landelijk en zelfs Europees netwerk van waarnemingsstations. Alle waarnemingen moeten in Utrecht verzameld, bewerkt en gepubliceerd worden. Voor het doen van wetenschappelijke waarnemingen door het hele land heb ik assistenten nodig. Want zo eenvoudig is dat niet, het meten van het weer …. "Wij mogen immers wel alle vrienden der meteorologie in ons vaderland beleefdelijk en dringend uitnodigen, om hiertoe de behulpzame hand te willen leenen (...) Als dus de medewerkingen der verschillende waarnemers nog zoo nuttig kan zijn, hebben wij vrijmoedigheid, om medewerking te vragen, en dit te meer, daar die medewerking weinig moeite zal kosten. De

6


waarnemingen zijn slechts drie op een dag en op gemakkelijke uren gekozen." C.H.D. Buys Ballot, Sterre- en Weerkundige waarnemingen: iets over de Meteorologische Waarnemingen aan het Observatorium te Utrecht. In: Algemeene Konst- en Letterbode vrijdag 8 december 1848. Borstbeeld van C.H.D. Buys Ballot (1817-1890), gipsen afgietsel, maker: P. Pander, 1899, Universiteitsmuseum, Utrecht

[2 Luchtdruk (en windrichting)] ‘Een krachtig hoge luchtdrukgebied breidt zich uit boven Scandinavië’. Krijgen wij dan koude lucht uit het oosten of zachte lucht over zee? Weerweetje: - Je merkt er niet veel van, maar er drukt op aarde een luchtlaag op je hoofd van wel 100 kilo! De wind draait: welke kant op? Omdat de luchtdruk niet overal hetzelfde is, gaat er lucht bewegen: er waait wind. Hoe groter de drukverschillen tussen twee plaatsen hoe harder de wind waait. Je zou verwachten dat de lucht beweegt van een gebied met grote luchtdruk naar lage luchtdruk. Door de draaiing van de aarde is dat niet het geval. Op het Noordelijk Halfrond draait de lucht om een hoge luchtdruk gebied met de wijzers van de klok mee. Om een lage luchtdrukgebied juist tegen de wijzers van de klok. Op het Zuidelijk Halfrond is dat precies andersom: de wet van Buys Ballot. Groot gebied van lage luchtdruk bij de kust van IJsland, noordelijk halfrond, op 4 september 2003. Foto: MODIS camera, Terra satelliet (NASA) Gebied van lage luchtdruk voor de zuidkust van Australië, zuidelijk halfrond, op 20 februari 2002. Foto: SeaWiFS camera, Orbview-2 satelliet (NASA) De Wet van Buys Ballot

Buys Ballot is beroemd geworden door zijn wet, die nog altijd de Wet van Buys Ballot heet: ‘Als je met je rug naar de wind staat, ligt (op het Noordelijk Halfrond) het lagedrukgebied links en het hogedrukgebied rechts’. Hier zie je zijn

7


waarnemingen van de windrichting op vier weerstations. M=Maastricht, V=Vlissingen, H=Den Helder en G=Groningen. De stations staan gerangschikt van hoogste naar laagste luchtdruk. Kun jij met deze

gegevens zijn wet ontdekken? Uit: C.H.D. Buys Ballot, ‘Eenige Regelen voor aanstaande weersveranderingen in Nederland, voornamelijk in verband met de dagelijksche telegraphische seinen’, 1860. Barometer: luchtdruk meten Als Buys Ballot in 1848 met zijn waarnemingen begint, leent hij deze barometer van het Physisch Laboratorium van de Universiteit. De druk onderin de ongeveer 76 cm lange kwikkolom is even groot als de druk van tientallen kilometers lucht in de atmosfeer. Als de luchtdruk toeneemt, gaat ook het kwik in de barometer omhoog. De hoogte van de kwikkolom is dus een maat voor de luchtdruk. Je kunt zien aan de stelschroeven en de afleesmicroscoopjes dat het om een nauwkeurig wetenschappelijk instrument gaat. De aflezing is mogelijk op 1/20mm nauwkeurig! Hevel barometer, maker: C. Becker, Arnhem, 1843. KNMI, De Bilt

Barograaf: luchtdruk opgeschreven Deze luchtdrukmeter registreert zijn eigen meetgegevens. Hij bestaat uit een geribbeld, vacuüm doosje dat afhankelijk van de luchtdruk meer of minder wordt ingedrukt. Met het doosje is een wijzer verbonden die de luchtdruk aangeeft. Het pennetje aan de wijzer schrijft op een rol die één keer per week ronddraait. Zo ontstaat een zelfregistrerende barometer: een barograaf. Aneroïde barograaf 'Hezzanith', maker: Heath & Co. Ltd., Crayford London, 1890. KNMI, De Bilt.

Waarnemer aan het Woord Delfzijl, 22 mei 1878 “De barometer zie ik met verlangen tegemoet want het loodskantoor is slechts schoorvoetend ten dienste en ik heb daarover ondershands nog eene scène moeten beleven; door de tusschenkomst van den Heer van Hooten geschiedt nu gedwongen wat billekerwijze met genoegen kon worden toegestaan.”

8


[3 Temperatuur] ‘Het wordt een heerlijke dag in New York, met temperaturen rond de 68 graden.’ Is dat nou lekker weer? Weerweetje: - De koudste dagen in Nederland waren 23 en 24 januari 1823. Die dagen bleef het de hele dag minstens 16 graden vriezen! - De hoogste temperatuur in Nederland werd gemeten op 23 augustus 1944 in Warnsveld: 38,6 °C! Meten volgens afspraak Als je de temperatuur wilt meten, moet je afspreken hoe: op een hoogte van 1,5 meter boven de grond. Ook moet de thermometer in een speciale hut hangen, zodat die niet direct door de zon wordt verwarmd. Weerhut met thermometers, foto Jos Neelen, NEWI METEO station te Fijnaart, 2005

Met de grasminimum thermometer meten we ‘vorst aan de grond’. Hij staat opgesteld op precies 10 cm boven kortgeknipt gras onder een witte afdekplaat. Grasminimum thermometer, foto Jos Neelen, NEWI METEO station te Fijnaart, 2005

Fahrenheit Gabriël Fahrenheit (1686-1736) maakt in Amsterdam de eerste betrouwbare thermometers ter wereld. Getallen met een minteken zijn dan ongebruikelijk. Daarom zet hij 0° bij de laagste temperatuur. Die bereikt hij in een mengsel van ijs, zout en salmiak. 100 graden Fahrenheit (°F) zet hij bij de gemiddelde menselijke lichaamstemperatuur. Celsius of Strömer? De Zweedse natuurkundige Anders Celsius (17011744) zet op zijn thermometer 0° bij het kookpunt en 100° bij het vriespunt van water. Zijn opvolger, de Zweedse astronoom Martin Strömer, draait de getallen om en plaatst 0° bij het vriespunt en 100° bij het kookpunt van water. Om verwarring te voorkomen blijft men die laatste verdeling de schaal van Celsius noemen. Wat is warm, wat is koud? In de achttiende eeuw bestaan er tientallen verschillende schaalverdelingen voor de weergave

9


van temperatuurwaarden. Op deze thermometer van Hendrik Prins zie je er achttien. Verschillende schalen maken het lastig metingen te vergelijken en te combineren. Dat is iets dat Buys Ballot juist wil kunnen doen. Hij voorziet zijn waarnemers van instrumenten die allen dezelfde schaal hebben. Bij de eerste Internationale Meteorologische Conferentie van 1872 stelt hij voor een uniform systeem in te voeren. Tegenwoordig gebruiken we als we het over het weer hebben voor de temperatuur nog twee systemen: Fahrenheit en Celsius. Thermometer met 18 verschillende schalen, Hendrik Prins, 1754. Universiteitsmuseum, Utrecht

Waarnemer aan het Woord Amsterdam, 10 februari 1863 “Ik veroorloof mij nog deze vragen, ten einde te beter Uwe wenschen te kunnen opvolgen. [...] Is het voldoende den stand van de thermometer volgens de schaal van Fahrenheit, die aan het Waterkantoor gebruikt wordt op te geven, of verlangt men reductie tot den stand volgens honderd-deelige schaal?”

[4 Windsnelheid] ‘In het binnenland windkracht 7 en aan de kust windstoten met een snelheid van meer dan 100 km/uur’. Kun je nog wel tegen de wind in fietsen? Weerweetje: - op 25 januari 1990 werd Nederland getroffen door één van de zwaarste stormen ooit: zelfs landinwaarts in Utrecht stond er een zware storm: windkracht 10. Aan de kust bereikte de storm bijna orkaankracht. Er werden die dag windstoten gemeten tot 161 km/uur. Tabel met omschrijvingen Beaufort De Engelse admiraal Sir Francis Beaufort (17741857) ontwierp een windschaal in 1805. In zijn schaal beschrijft hij het gedrag van een schip,

10


zeilend aan de wind. Op voorstel van Buys Ballot wordt de schaal van Beaufort in 1873 internationaal ingevoerd. Pas in 1926 is er overeenstemming welke windsnelheden er bij de twaalf schaaldelen van Beaufort horen. Tabel met de schaal van Beaufort Waarneemdak van het KNMI op Sonnenborgh Het dak van het meteorologisch instituut met rechts de stormseinpaal of aëroklinoskoop, de grote mast met windmeter en links de windsnelheidmeter en regenmeter. Prent, anoniem, ca.1880, Universiteitsmuseum, Utrecht. Weersverwachting: storm Op deze stormseinpaal of aëroklinoskoop kan uit de verte de richting en grootte van het luchtdrukverschil boven Nederland worden afgelezen. Hoe groter het drukverschil, hoe schuiner de stand en hoe harder de wind. De eerste weersberichten van het KNMI voor een breder publiek zijn stormwaarschuwingen. Hiervoor ontwikkelt Buys Ballot rond 1868 dit speciale apparaat. De aëroklinoskopen staan voornamelijk aan de kust opgesteld. Uit de stand van de seinpaal moeten zeelieden zelf conclusies trekken over de te verwachten weersveranderingen. Model van de aëroklinoskoop, ontwerp Buys Ballot, 1868. KNMI, De Bilt

Windsnelheidsmeter Een anemometer is een ronddraaiend molentje met drie of vier halve bollen (cups) die met stangetjes aan een draaibare as zijn bevestigd. De halve bollen zijn van binnen hol. De wind oefent op de holle zijde meer kracht uit dan aan de bolle kant, waardoor het molentje door de wind in beweging komt. De snelheid van de draaiende bollen is een maat voor de windsnelheid. Op de schaalverdeling wordt het aantal omwentelingen bijgehouden. Anemometer volgens Robinson. Vermoedelijke maker: Richard, Frankrijk, 1890. KNMI, De Bilt.

Waarnemer aan het Woord Harlingen, 3 maart 1870 "Tevens nemen wij deze gelegenheid te baat UweWeledelGestrenge te verzoeken ons wel te willen informeren of het waar is, dat vanwege Uw

11


Instituut voor de bediening van een Aëroklinoskoop f40,- per jaar wordt verstrekt aan den daarmede belasten persoon, in welk geval wij de vrijheid nemen om die tegemoetkoming bij deze te verzoeken."

[5 Neerslag] Wisselvallig weer met hier en daar kans op enkele buien. Waar gaat het nou regenen? En wanneer? Weerweetje: Regendruppels zijn helemaal niet traanvormig, zoals meestal afgebeeld. Ze zijn juist plat van onder omdat de lucht er tegen aan drukt. Plaatselijk een bui Het KNMI heeft nog altijd een zeer uitgebreid netwerk dat bestaat uit vrijwilligers. Op circa 325 neerslagstations meten die vrijwilligers dagelijks de neerslag met een standaardregenmeter. Eenmaal daags geven ze de gegevens telefonisch door. Daarmee stelt het KNMI weer deze neerslagkaart op van de gemiddelde hoeveelheid regen in Nederland. Overzicht van het netwerk van neerslagstations bemand door vrijwillige waarnemers. KNMI, De Bilt.

Gemiddelde jaarlijkse hoeveelheid neerslag tijdvak 1971 – 2000, KNMI, De Bilt Waarnemers aan het werk Het meten van neerslag gebeurt op meerdere plaatsen. Regen kan immers zeer plaatselijk zijn. De waarnemers van Buys Ballot werken onder meer met deze regenmeter om de hoeveelheid neerslag te meten. Geleidelijk groeit hun aantal, met name in het noorden van het land. Zelfregistrerende kantelbakregenmeter, maker: Olland, Utrecht, 1870. KNMI, De Bilt

Waarnemer aan het Woord Frederiksoord, 11 juli 1878 “Bij dezen neem ik de vrijheid mij met het volgende verzoek tot U te wenden.[...] Terwijl wij [dit jaar] te Frederiksoord af en toe regen hadden, viel er te Willemsoord, ruim twee uur

12


van hier gelegen, zoo goed als niets en is de grond daar aschdroog. Nu strekt mijn beleefde verzoek mij een regenmeter en maatglas te verstrekken om de waarnemingen omtrent gevallen regen aldaar eveneens te doen nemen.” De telegraaf: moderne communicatie De telegraaf is net uitgevonden. Buys Ballot maakt er voor het verzamelen van zijn weergegevens handig gebruik van. De droom van Buys Ballot is een volledig automatisch weerstation dat de meetgegevens via telegraaflijnen naar Utrecht stuurt. Hij heeft er al een naam voor bedacht: de Telemeteorograaf. Samen met de instrumentenfabrikant Olland ontwikkelt hij een proefexemplaar dat enige tijd op de Domtoren staat. Door de gebrekkige kwaliteit van de telegraaflijn komen de gegevens echter onvoldoende snel en nauwkeurig over. Telegraaftoestel, F.L. Laporte, Den Haag, 1890. KNMI, De Bilt

6. Luchtvochtigheid De komende dagen blijft het warm en vochtig weer, met zwoele zomeravonden en drukkende nachten. Het zweet staat op je voorhoofd. Hoe zorg je voor verkoeling? Weerweetje: Als waterdamp in de lucht waterdruppels vormt krijg je wolken. De druppels in een wolk zijn zo klein dat er 7 miljard (7.000.000.000) druppels op 1 eetlepel passen! Weerhuisje Weerhuisjes zijn eigenlijk vochtigheidsmeters. Het uitzetten en krimpen van een snaar wordt overgebracht op een draaimechanisme waarop het vrouwtje en het mannetje zijn aangebracht. In bergachtige gebieden zegt een plotselinge verandering van de luchtvochtigheid en temperatuur iets over het te verwachten weer. Psychrometer: meten van luchtvochtigheid Met deze psychrometer uit 1860 meet je de luchtvochtigheid. Eén van de twee thermometers is voorzien van een vochtig doekje. Als dit vocht

13


verdampt zal deze thermometer afkoelen en een lagere temperatuur aangeven dan de andere thermometer. Hoe droger de lucht, hoe beter de verdamping, dus hoe lager de temperatuur. Het temperatuurverschil tussen beide thermometers is een maat voor de luchtvochtigheid. De luchtvochtigheid heeft invloed op de manier waarop je sterren waarneemt vanaf de aarde. Buys Ballot denkt dat er nog veel meer verbanden zijn tussen weerkunde en astronomie. Daarom vindt hij het belangrijk de sterrenwacht en het meteorologisch instituut op dezelfde plek te hebben. Psychrometer volgens August, maker: Olland, Utrecht, 1860. De thermometer van Remkes is toegevoegd bij een restauratie. KNMI, De Bilt.

Haarhygrometer: meten met een haar Een haarhygrometer is een instrument waarmee direct de luchtvochtigheid kan worden gemeten. Het principe om met behulp van een haar, meestal een ontvette paarden- of mensenhaar, de vochtigheid te meten is al eeuwen oud. Wanneer de lucht vochtig is, neemt de haar water op en rekt uit. Bij droge lucht krimpt de haar weer. Een wijzertje, verbonden met de haar, beweegt daardoor en geeft de luchtvochtigheid aan. Haarhygrometer volgens De Saussure, gemaakt in Nederland tussen 1800 en 1850. De bijbehorende thermometer ontbreekt. KNMI, De Bilt

Waarnemer aan het woord Groningen, 2 december 1873 "Dat de psychrometerwaarnemingen hier onvolkomener zouden zijn dan elders, kan ik niet begrijpen. Ik zie volstrekt niet in, waarom dat het geval zou zijn. De psychrometer is een onvolkomen instrument, hetgeen gij, naar ik weet, ten volle beaamt, maar deze onvolkomenheid hebben de waarnemingen hier gemeen met die elders gedaan. [...] Om nog even op de vochtigheidswaarnemingen terug te komen, vindt gij, dat de psychrometer ook nu nog bij zijn nieuwe stand een te hoogen graad van vochtigheid aanwijst? Zo ja, dan geloof ik, dat de eenige reden hiervan dezen is, dat het hier buitengewoon vochtig is."

14


[7 Poolexpeditie] De poolexpeditie van Buys Ballot. Nederlanders op poolexpeditie, 1882 Een groep Nederlandse wetenschappers is in 1882 op weg naar de Noordpool. Ze willen daar gedurende de winter van 1882-1883 meewerken aan systematische waarnemingen op het gebied van meteorologie, oceanografie en aardmagnetisme. In 1879 is tijdens de Eerste Internationale Poolconferentie besloten zo’n netwerk van waarnemingsstations rondom de Noord- en Zuidpool te vestigen. Buys Ballot, aanwezig op de conferentie, slaagt erin om de Nederlandse expeditie te financieren. De leden van de Nederlandse poolexpeditie van 1882. Foto, KNMI, De Bilt

Vast in het ijs Met het Noorse stoomschip de Varna gaat de Nederlandse Noordpool Expeditie op weg naar Dickson Haven in Noord-Siberië. Het schip raakt vast in het ijs en wordt steeds verder de Kara-zee in gedreven. Uiteindelijk wordt het schip door het ijs geheel vernield. De Varna en de Louise in het ijs. Foto 1882-1883, KNMI, De Bilt Sledetocht met Noorse poolonderzoekers

De bemanning overwintert op het ijs. Daar is bij de uitrusting van het schip op gerekend: het meegenomen houten huis voldoet uitstekend. Foto 1882-1883, KNMI, De Bilt

Onderzoek De leider van de expeditie dr. M. Snellen verricht metingen aan het aardmagnetisch veld. Foto 1882-1883, KNMI, De Bilt

Buys Ballot eiland Na een overwintering op het ijs, weten de expeditieleden met sloepen en sleden in het voorjaar van 1883 heelhuids een klein eiland te bereiken. De gelukkige poolonderzoekers noemen het tot dan toe onbekende eilandje Buys Ballot eiland. Op eigen kracht weten de expeditieleden de bewoonde wereld te bereiken. Kaart Buys Ballot eiland, Geografisch Instituut, Universiteit Utrecht

15


Onderzoek vandaag: weerstation IMAU Ook nu nog wordt er door de Universiteit Utrecht onderzoek gedaan naar het weer aan de polen. Door de barre condities nabij de zuidpool zijn er op Antarctica maar weinig permanent bemande weerstations. Om toch inzicht te krijgen in het klimaat op dit continent van extreme kou, droogte en hoge windsnelheden worden weerstations gebruikt die onbemand metingen kunnen doen. Momenteel zijn er vier automatische stations van het Instituut voor Marien en Atmosferisch onderzoek Utrecht operationeel. Foto Instituut voor Marien en Atmosferisch Onderzoek, Universiteit Utrecht Weerweetjes: - Op de Noordpool is het zomers rond het vriespunt en ’s winters meestal 30 graden onder nul. - Op de Zuidpool is het een stuk kouder: daar ligt de temperatuur tussen de -30 en -70 graden. Dat komt omdat het continent Antarctica gemiddeld 2,5 km hoog ligt en een landklimaat heeft.

16

Bijlage 2: Opbouw van de tentoonstelling

Inrichting van de tentoonstellingsruimte De tentoonstellingsruimte is met transparante doeken in vijf stukken verdeeld. In ieder deel wordt een weergrootheid behandeld. De introductie door Buys Ballot en de poolexpeditie zijn te vinden op weerszijden van de wand aan het begin van de ruimte. Het welkom aan de kant waar je bij binnenkomst tegenaan loopt, de poolexpeditie aan de andere kant, waar je oog bij het verlaten van de zaal op valt. In de rechterwand staan de hands-on, in de linkerwand de vitrines met instrumenten. Op de doeken zijn teksten en illustraties gedrukt. Op de volgende pagina’s een schematische weergave per thema.

Zicht achteruit de zaal

17

bijlage 2: opbouw tentoonstelling


[1 Welkom door Buys Ballot] Die altijd weet van waar het waait, Maar met geen wind ter wereld draait, Is Buys Ballot. Fragment van een gedicht van Nicolaas Beets voor Buys Ballot ʻaan den feestdisch ter viering van zijn veertigjarig professoraatʼ op 16 november 1887.

01: 75 x 44 x 27

05

5. Waarnemers gezocht! Het weerkundig observatorium in Utrecht moet het centrum worden van een landelijk en zelfs Europees netwerk van waarnemingsstations. Alle waarnemingen moeten in Utrecht verzameld, bewerkt en gepubliceerd worden.Voor het doen van wetenschappelijke waarnemingen door het hele land heb ik assistenten nodig. Want zo eenvoudig is dat niet, het meten van het weer …. “Wij mogen immers wel alle vrienden der meteorologie in ons vaderland beleefdelijk en dringend uitnodigen, om hiertoe de behulpzame hand te willen leenen (...) Als dus de medewerkingen der verschillende waarnemers nog zoo nuttig kan zijn, hebben wij vrijmoedigheid, om medewerking te vragen, en dit te meer, daar die medewerking weinig moeite zal kosten. De waarnemingen zijn slechts drie op een dag en op gemakkelijke uren gekozen.”

03

04

2. [Portret BB (kopie afbeelding, via Hieke, UM)] 1. Welkom op Sonnenborg! Mijn naam is Christophorus Henricus Diedericus Buys Ballot. Ik ben de grondlegger van de sterrenwacht en het weerkundig instituut op Sonnenborgh. Borstbeeld van C.H.D. Buys Ballot (1817-1890) Gipsen afgietsel, Universiteitsmuseum Utrecht

3. en 4. 1854: Het KNMI opgericht Samen met mijn studiegenoot Frederick Wilhelm Christiaan Krecke doe ik al vanaf 1848 weerkundige waarnemingen op Sonnenborgh. Op 31 januari 1854 krijg ik van de koning toestemming om hier het Koninklijk Nederlandsch Meteorologisch Instituut op te richten. P.W. van de Wijer, Het KNMI en de sterrenwacht gezien vanaf het Servaasbolwerk in Utrecht. Litho, ca. 1856 Oprichtingsakte van het KNMI, 1854. Kopie Rijksarchief, Den Haag.

C. Buys Ballot, Sterre- en Weerkundige waarnemingen: iets over de Meteorologische Waarnemingen aan het Observatorium te Utrecht. In: Algemeene Konst- en Letterbode vrijdag 8 december 1848.

18



[3 Luchtdruk (en windrichting)] ʻEen krachtig hoge luchtdrukgebied breidt zich uit boven Scandinaviëʼ. Krijgen wij dan koude lucht uit het oosten of zachte lucht over zee?

Exhibit; Twee identieke, hoger dan brede plexiglazen bakken die van boven en onder met elkaar verbonden zijn. In de verbindingen zitten afsluitbare kranen…

Weerweetje: - Je merkt er niet veel van, maar er drukt op aarde een luchtlaag op je hoofd van wel 100 kilo!

Exhibit; coriolis-effect: Naast deze opstelling draait een supergladde witte bol rond…

17

15

...

15. De Wet van Buys Ballot

18

Gebied van lage luchtdruk voor de zuidkust van Australië, zuidelijk halfrond, op 20 februari 2002. Foto: SeaWiFS camera, Orbview-2 satelliet (NASA)

17 en 18 De wind draait: welke kant op? Omdat de luchtdruk niet overal hetzelfde is gaat er lucht bewegen: er waait wind. Hoe groter de drukverschillen tussen twee plaatsen hoe harder de wind waait. Je zou verwachten dat de lucht beweegt van een gebied met grote luchtdruk naar lage luchtdruk. Niets is minder waar! Op het Noordelijk Halfrond draait de lucht om een hoge luchtdruk gebied met de wijzers van de klok mee. Om een lage luchtdrukgebied juist tegen de wijzers van de klok. Op het Zuidelijk Halfrond is dat precies andersom: de wet van Buys Ballot. Groot gebied van lage luchtdruk bij de kust van IJsland, noordelijk halfrond, op 4 september 2003. Foto: MODIS camera, Terra satelliet (NASA)

Buys Ballot is beroemd geworden door zijn wet, die nog altijd de Wet van Buys Ballot heet: ʻAls je met je rug naar de wind staat, ligt (op het Noordelijk Halfrond) het lagedrukgebied links en het hogedrukgebied rechtsʼ. Hier zie je zijn waarnemingen van de windrichting op vier weerstations. M=Maastricht, V=Vlissingen, H=Den Helder, en G=Groningen. De stations staan gerangschikt van hoogste naar laagste luchtdruk. Kun jij met deze gegevens zijn Wet ontdekken? Kun je dat uit deze waarnemingen ook zelf ontdekken? Waarnemingen van de windrichting op vier weerstations (M=Maastricht, V=Vlissingen, H=Den Helder, G=Groningen). De stations staan gerangschikt van hoogste naar laagste luchtdruk. Uit: C. Buys Ballot, ʻEenige Regelen voor aanstaande weersveranderingen in Nederland, voornamelijk in verband met de dagelijksche telegraphische seinenʼ, p. 52- 53

Waarnemer aan het Woord Delfzijl, 22 mei 1878 “De barometer zie ik met verlangen tegemoet want het loodskantoor is slechts schoorvoeten ten dienste en ik heb daarover ondershands nog eene scène moeten beleven; door de tusschenkomst van den Heer van Hooten geschiedt nu gedwongen wat billekerwijze met genoegen kon worden toegestaan.”

13_vb

13. Barograaf: luchtdruk opgeschreven Deze luchtdrukmeter registreert zijn eigen meetgegevens. Hij bestaat uit een geribbeld, vacuüm doosje dat afhankelijk van de luchtdruk meer of minder wordt ingedrukt. Met het doosje is een wijzer verbonden die de luchtdruk aangeeft. Het pennetje aan de wijzer schrijft op een rol die één keer per week ronddraait. Zo ontstaat een zelfregistrerende barometer: een aneroide barograaf. Aneroïde barograaf ʻHezzanithʼ, maker: Heath & Co. Ltd., Crayford London, 1890. KNMI, De Bilt.

12: 100 x 15 x 10 cm 12. Barometer: luchtdruk meten Als Buys Ballot in 1848 met zijn waarnemingen begint leent hij deze barometer van het Physisch Laboratorium van de Universiteit. De druk onderin de ongeveer 76 cm lange kwikkolom is even groot als de druk van tientallen kilometers lucht in de atmosfeer. Als de luchtdruk toeneemt, gaat ook het kwik in de barometer omhoog. De hoogte van de kwikkolom is dus een maat voor de luchtdruk. Je kunt zien aan de stelschroeven en de afleesmicroscoopjes dat het om een nauwkeurig wetenschappelijk instrument gaat. De aflezing is mogelijk op 1/20mm nauwkeurig! Hevel barometer, maker: C. Becker, Arnhem, 1843. KNMI, De Bilt

19



[2 Temperatuur] ʻHet wordt een heerlijke dag in New York, met temperaturen rond de 68 graden.ʼ Is dat nou lekker weer? Weerweetje: - De koudste dagen in Nederland waren 23 en 24 januari 1823. Die dagen bleef het de hele dag minstens 16 graden vriezen! - De hoogste temperatuur in Nederland werd gemeten op 23 augustus 1944 in Warnsveld: 38,6 °C!

Exhibit; Er zitten drie gaten in de muur. Uit alle drie komt (zodra er een bezoekers in de buurt komen) een lucht stroom. Warm (± 35 graden), omgevingstemperatuur en koud ( min. 7 graden) …

10? 10. Meten volgens afspraak Als je de temperatuur wilt meten, moet je afspreken hoe: op een hoogte van 1,5 meter boven de grond. Ook moet de thermometer in een speciale hut hangen, zodat die niet direct door de zon wordt verwarmd.

7. Fahrenheit Gabriël Fahrenheit (1686-1736) maakt in Amsterdam de eerste betrouwbare thermometers ter wereld. Getallen met een minteken zijn dan ongebruikelijk. Daarom zet hij 0° bij de laagste temperatuur. Die bereikt hij in een mengsel van ijs, zout en salmiak. 100 graden Fahrenheit (°F) zet hij bij de gemiddelde menselijke lichaamstemperatuur.

Afbeelding weerhut met thermometer?

11

11. ʻMet de grasminimum thermometer meten we vorst aan de grond. Hij staat opgesteld op precies 10 cm boven kortgeknipt gras onder een witte afdekplaat. Grasminimum thermometer, NEWI METEO station te Fijnaart, 2005

8. Celsius of Strömer De Zweedse natuurkundige Anders Celsius (1701-1744) zet op zijn thermometer 0° bij het kookpunt en 100° bij het vriespunt van water. Zijn opvolger, de Zweedse astronoom Martin Strömer, draait de getallen om en plaatst 0° bij het vriespunt en 100° bij het kookpunt van water. Om verwarring te voorkomen blijft men die laatste verdeling de schaal van Celsius noemen.

Waarnemer aan het Woord Amsterdam 10 februari 1863 “Ik veroorloof mij nog deze vragen, ten einde te beter Uwe wenschen te kunnen opvolgen. [...] Is het voldoende den stand van de thermometer volgens de schaal van Fahrenheit, die aan het Waterkantoor gebruikt wordt op te geven, of verlangt men reductie tot den stand volgens honderd-deelige schaal?”

06: 57 x 35 x 3 cm 6. Wat is warm, wat is koud? In de achttiende eeuw bestaan er tientallen verschillende schaalverdelingen voor de weergave van temperatuurwaarden. Op deze thermometer van Hendrik Prins zie je er achttien. Verschillende schalen maken het lastig metingen te vergelijken en te combineren. Dat is iets dat Buys Ballot juist wil kunnen doen. Hij voorziet zijn waarnemers van instrumenten die alle dezelfde schaal hebben. Bij de eerste Internationale Meteorologische Conferentie van 1872 stelt hij voor een uniform systeem in te voeren. Tegenwoordig gebruiken we nog voor de temperatuur nog twee systemen: Fahrenheit en Celsius. Thermometer met 18 verschillende schalen, Hendrik Prins, 1754. Universiteitsmuseum, Utrecht

20


[4 Windsnelheid]


Weerweetje: - op 25 januari 1990 werd Nederland getroffen door één van de zwaarste stormen ooit: zelf landinwaarts in Utrecht stond er een zware storm: windkracht 10. Aan de kust bereikte de storm bijna orkaankracht. Er werden die dag windstoten gemeten tot 161 km/uur.

ʻIn het binnenland windkracht 7 en aan de kust windstoten met een snelheid van meer dan 100 km/uurʼ. Kun je nog wel tegen de wind in fietsen? Tabel met omschrijvingen Beaufort

Exhibit: Opstelling met ventilator die d.m.v. een dimmer regelbaar is in snelheid. In de open windtunnel houden de bezoekers een paraplutje en verhogen de windsnelheid langzaam totdat het paraplu-tje dubbel klapt…

De Engelse admiraal Sir Francis Beaufort (1774-1857) ontwierp een windschaal in 1805. In zijn schaal beschrijft hij het gedrag van een schip, zeilend aan de wind. Op voorstel van Buys Ballot wordt de schaal van Beaufort in 1873 internationaal ingevoerd. Pas in 1926 is er overeenstemming welke windsnelheden er bij de twaalf schaaldelen van Beaufort horen.

Windkracht Beaufort

Benaming

Gedrag van een zeilschip

Windsnelheid km/u

0

Windstil

we maken geen vaart

<1

1

Zwak

het schip stuurt

1-5

2 3 4

Zwak Matig Matig

we lopen een tot twee knopen we lopen twee tot vier knopen we lopen vier tot zes knopen

6 - 11 12 - 19 20 - 28

5

Vrij krachtig

bovenbramzeil neer

29 - 38

6

Krachtig

mars en bramzeil gereefd

39 - 49

7

Hard

mars dubbel gereefd

50 - 61

8

Stormachtig

mars drie keer gereefd

62 - 74

9

Storm

mars dichtgereefd

75 - 88

10

Zware storm

grootzeil dicht gereefd

89 - 102

11 12

Zeer zware storm Orkaan

alleen stormstagzeilen geen zeil kan gevoerd worden

102 - 117 >117

Kenmerken Rook stijgt recht of bijna recht omhoog Windrichting goed af te leiden uit rookpluimen Wind merkbaar in gezicht Stof waait op Haar in de war; kleding flappert Opwaaiend stof hinderlijk voor de ogen; gekuifde golven op meren en kanalen; vuilcontainers waaien om Parapluʼs met moeite vast te houden Het is lastig tegen de wind in te lopen of te fietsen Voortbewegen zeer moeilijk Schoorsteenkappen en dakpannen waaien weg; kinderen waaien om Grote schade aan gebouwen; volwassenen waaien om Enorme schade aan bossen Verwoestingen

22 22 Aeroklinoscoop op het dak Een aëroklinoscoop op het dak van het KNMI in Utrecht, omstreeks 1880. Prent, Universiteitsmuseum, Utrecht

Waarnemer aan het Woord Harlingen, 3 maart 1870 “Tevens nemen wij deze gelegenheid te baat UweWeledelGestrenge te verzoeken ons wel te willen informeren of het waar is, dat vanwege Uw Instituut voor de bediening van een Aëroklinoskoop f40,= per jaar wordt verstrekt aan den daarmede belasten persoon, in welk geval wij de vrijheid nemen om die tegemoetkoming bij deze te verzoeken.”

20: 16 x 8,5 x 4,5 cm 19: 80 x 32 x 23 cm 19 Weersverwachting 1868: storm Op deze stormseinpaal of aëroklinoskoop kan uit de verte de richting en grootte van het luchtdrukverschil boven Nederland worden afgelezen. Hoe groter het drukverschil, hoe schuiner de stand en hoe harder de wind. De eerste weersberichten van het KNMI voor een breder publiek zijn stormwaarschuwingen. Hiervoor ontwikkelt Buys Ballot dit speciale apparaat. De aëroklinoskopen staan voornamelijk aan de kust opgesteld. Uit de stand van de seinpaal moeten zeelieden zelf conclusies trekken over de te verwachten weersveranderingen.

20 Windsnelheidsmeter, 1890 Een anemometer is een ronddraaiend molentje met drie of vier halve bollen (cups) die met stangetjes aan een draaibare as zijn bevestigd. De halve bollen zijn van binnen hol. De wind oefent op de holle zijde meer kracht uit dan aan de bolle kant, waardoor het molentje door de wind in beweging komt. De snelheid van de draaiende bollen is een maat voor de windsnelheid. Op de schaalverdeling wordt het aantal omwentelingen bijgehouden. Anemometer volgens Robinson. Vermoedelijke maker: Richard, Frankrijk, 1890. KNMI, De Bilt.

Model van de Aëroklinoskoop, ontwerp Buys Ballot, 1868. KNMI, De Bilt

21



[6 Neerslag] ʻWisselvallig weer met hier en daar kans op enkele buienʼ. Waar gaat het nou regenen? En wanneer? Weerweetjes: Regendruppels zijn helemaal niet traanvormig, zoals meestal afgebeeld. Ze zijn juist plat van onder omdat de lucht er tegen aan drukt.

32

31

Exhibit Neerslag

31 en 32 Plaatselijk een bui Het KNMI heeft nog altijd een zeer uitgebreid netwerk dat bestaat uit vrijwilligers. Op circa 325 neerslagstations meten die vrijwilligers dagelijks de neerslag met een standaardregenmeter. Eenmaal daags geven ze de gegevens telefonisch door. Daarmee stelt het KNMI weer deze neerslagkaart op van de gemiddelde hoeveelheid regen in Nederland.

Waarnemer aan het Woord Frederiksoord, 11 juli 1878 “Bij dezen neem ik de vrijheid mij met het volgende verzoek tot U te wenden. [...]Terwijl wij [dit jaar] te Frederiksoord af en toe regen hadden, viel er te Willemsoord, ruim twee uur van hier gelegen, zoo goed als niets en is de grond daar aschdroog. Nu strekt mijn beleefde verzoek mij een regenmeter en maatglas te verstrekken om de waarnemingen omtrent gevallen regen aldaar eveneens te doen nemen.”

29: 37 x 37 x 45 cm GESCHAT! 29

Overzicht van het netwerk van neerslagstations bemand door vrijwillige waarnemers. KNMI, De Bilt.

Waarnemers aan het werk, 1870 Het meten van neerslag gebeurt op meerdere plaatsen. Regen kan immers zeer plaatselijk zijn. De waarnemers van Buys Ballot werken onder meer met deze regenmeter om de hoeveelheid neerslag te meten. Geleidelijk groeit hun aantal, met name in het noorden van het land.

Gemiddelde jaarlijkse hoeveelheid neerslag tijdvak 1971 – 2000, KNMI, De Bilt

Zelfregistrerende Kantelbakregenmeter Olland, Utrecht, 1870. KNMI, De Bilt

30: 25 x 20 x 35 cm GESCHAT!

30 De telegraaf: moderne communicatie, 1890 De telegraaf is net uitgevonden. Buys Ballot maakt er voor het verzamelen van zijn weergegevens handig gebruik van. De droom van Buys Ballot is een volledig automatische weerstation dat de meetgegevens via telegraaflijnen naar Utrecht stuurt. Hij heeft er al een naam voor bedacht: de Telemeteorograaf. Samen met de instrumentenfabrikant Olland ontwikkelt hij een proefexemplaar dat enige tijd op de Domtoren staat. Door de gebrekkige kwaliteit van de telegraaflijn komen de gegevens echter onvoldoende snel en nauwkeurig over. Telegraaftoestel, F.L. Laporte, Den Haag, 1890. KNMI, De Bilt

22


5. Luchtvochtigheid ʻDe komende dagen blijft het warm en vochtig weer, met zwoele zomeravonden en drukkende nachten.ʼ Het zweet staat op je voorhoofd. Hoe zorg je voor verkoeling?

Weerweetjes: - Als waterdamp in de lucht waterdruppels vormt krijg je wolken. De druppels in een wolk zijn zo klein dat er 7 miljard (7.000.000.000) druppels op 1 eetlepel passen!

Exhibit Luchtvochtigheid: “Natte vinger” bestaat uit een in temperatuur en snelheid variërende luchtstroom . In deze luchtstroom steekt de bezoeker een natte vinger.

27 vb

28 vb

25 vb


26 vb

25 Weerhuisje Weerhuisjes zijn vochtigheidsmeters. Het uitzetten en krimpen van een snaar wordt overgebracht op een draaimechanisme waarop het vrouwtje en het mannetje zijn aangebracht. Een plotselinge verandering van de luchtvochtigheid en temperatuur zegt iets over het te verwachten weer.

[Waarnemer aan het woord Groningen 1873 “Dat de psychrometerwaarnemingen hier onvolkomener zouden zijn dan elders, kan ik niet begrijpen. Ik zie volstrekt niet in, waarom dat het geval zou zijn. De psychrometer is een onvolkomen instrument, hetgeen gij, naar ik weet, ten volle beaamt, maar deze onvolkomenheid hebben de waarnemingen hier gemeen met die elders gedaan. [...] Om nog even op de vochtigheidswaarnemingen terug te komen, vindt gij, dat de psychrometer ook nu nog bij zijn nieuwe stand een te hoogen graad van vochtigheid aanwijst? Zo ja, dan geloof ik, dat de eenige reden hiervan dezen is, dat het hier buitengewoon vochtig is.”]

24: 2 x 10 x 35 cm 23: 48 x 11 x 6,5 cm

23 Psychrometer: meten van luchtvochtigheid, 1860 Met deze psychrometer meet je de luchtvochtigheid. Eén van de twee thermometers is voorzien van een vochtig doekje. Als dit vocht verdampt zal deze thermometer afkoelen en een lagere temperatuur aangeven dan de andere thermometer. Hoe droger de lucht, hoe beter de verdamping, dus hoe lager de temperatuur. Het temperatuurverschil tussen beide thermometers is een maat voor de luchtvochtigheid. Voor Buys Ballot is het meten van de luchtvochtigheid belangrijk. Deze is namelijk van invloed op de manier waarop je sterren waarneemt vanaf de aarde. Psychrometer volgens August Olland, Utrecht, 1860. De thermometer van Remkes is toegevoegd bij een restauratie. KNMI, De Bilt.

24 Haarhychrometer: meten met een haar, ca 1800 Een haarhygrometer is een instrument waarmee direct de luchtvochtigheid kan worden gemeten. Het principe om met behulp van een haar, meestal een ontvette paarden- of mensenhaar, de vochtigheid te meten is al eeuwen oud. Wanneer de lucht vochtig is neemt de haar water op en rekt uit. Bij droge lucht krimpt de haar weer. Een wijzertje, verbonden met de haar, beweegt daardoor en geeft de luchtvochtigheid aan. Haarhygrometer volgens Horace de Saussure (1740-1799, Nederland, 18001850?. De bijbehorende thermometer ontbreekt. KNMI, De Bilt

23



[7 Poolexpeditie] De poolexpeditie van Buys Ballot

35 Nederlanders op poolexpeditie, 1882 Een groep Nederlandse wetenschappers is in 1882 op weg naar de Noordpool. Ze willen daar gedurende de winter van 1882-1883 meewerken aan systematische waarnemingen op het gebied van meteorologie, oceanografie en aardmagnetisme. In 1879 is tijdens de Eerste Internationale Poolconferentie besloten zoʼn netwerk van waarnemingsstations rondom de Noord- en Zuidpool te vestigen. Buys Ballot, aanwezig op de conferentie, slaagt erin om de Nederlandse expeditie te financieren.

35

De leden van de Nederlandse poolexpeditie van 1882. Foto, KNMI, De Bilt

33 Vast in het ijs, 1882 Met het Noorse stoomschip de Varna gaat de Nederlandse Noordpool Expeditie op weg naar Dickson Haven in Noord-Siberië. Het schip raakt vast in het ijs en wordt steeds verder de Kara-zee in gedreven. Uiteindelijk wordt het schip door het ijs geheel vernield.

33

De Varna en de Louise in het ijs. Foto, 1882-1883.

Sledetocht met Noorse poolonderzoekers. De bemanning overwintert op het ijs. Daar is bij de uitrusting van het schip op gerekend: het meegenomen houten huis voldoet uitstekend. Foto…

Onderzoek De leider van de expeditie dr. M. Snellen verricht metingen aan het aardmagnetisch veld. Foto,….

Weerweetjes: - Op de Noordpool is het zomers rond het vriespunt en ʼs winters meestal 30 graden onder nul. - Op de Zuidpool is het een stuk kouder: daar ligt de temperatuur tussen de -30 en -70 graden. Dat komt omdat het continent Antarctica gemiddeld 2,5 km hoog ligt en een landklimaat heeft.

34 Buys Ballot eiland Na een overwintering op het ijs, weten de expeditieleden met sloepen en sleden in het voorjaar van 1883 heelhuids een klein eiland te bereiken. De gelukkige poolonderzoekers noemen het tot dan toe onbekende eilandje Buys Ballot eiland. Op eigen kracht weten de expeditieleden de bewoonde wereld te bereiken.

34

Kaart Buys Ballot eiland, Geografisch Instituut, Utrecht

36 Onderzoek vandaag: weerstation IMAU Ook nu nog wordt er door de Universiteit Utrecht onderzoek gedaan naar het weer op de ijskap aan de polen…. Foto IMAU, Utrecht

36 24

Bijlage 3: Lezing Uitfeest

Weer en Wind

Deze presentatie heb ik twee keer gegeven op het Utrecht Uitfeest van 5 september 2005. Op deze dag presenteren alle Utrechtse culturele instellingen hun plannen voor het komende seizoen. Voor Sonnenborgh was de weer-tentoonstelling daar een belangrijk onderdeel van.

Deze gedenksteen hangt op de buitenmuur van Sonnenborgh. Het is een uitspraak van de meteroloog Buys Ballot. Hij bedoelde ermee dat Utrecht een plek moest worden waar weerwaarnemingen uit het hele land, of zelfs uit heel Europa, verzameld, vergeleken en bewerkt moesten worden.

De presentatie duurde een half uur. Bij beide lezingen samen waren er ongeveer vijftig toehoorders.

1

C.H.D. Buys Ballot

2

KNMI

Buys Ballot is de oprichter van het KNMI.

Het KNMI en de sterrenwacht op Sonnenborgh in de negentiende eeuw. Het KNMI heeft hier veertig jaar gezeten, eind negentiende eeuw is het naar De Bilt verhuisd. Omdat het KNMI zo lang op deze plek zat, wil Sonnenborgh er in een nieuwe vaste tentoonstelling aandacht aan besteden.

3

25

4

bijlage 3: lezing Uitfeest

Vrijwillige waarnemers

Correspondentie

Buys Ballot maakte gebruik van vrijwillige waarnemers door heel Nederland. Deze waarnemers wierf hij met oproepen in tijdschriften. Dit is daar een van. Hij schrijft dat medewerking een kleine moeite is, omdat de waarnemingen slechts drie maal per dag zijn en bovendien op gemakkelijke uren.

Het contact met de waarnemers verliep per telegraaf en per brief. De waarnemers ontvingen hun meetinstrumenten van Buys Ballot, zodat hij zeker wist dat iedereen dezelfde schaal gebruikte en de instrumenten goed geijkt waren.

Voordat Buys Ballot begon met zijn waarnemersnetwerk, deden weerkundigen vooral waarnemingen op dezelfde plek. Maar om het weer goed te kunnen voorspellen is het juist belangrijk op veel verschillende plekken waarnemingen te doen. Buys Ballot was een van de eerste meteorologen die dat doorhad.

5

Oprichting KNMI

6

Wet van Buys Ballot • Sta je met je rug naar de wind op het noordelijk halfrond, dan heb je het lagedrukgebied links en het hogedrukgebied rechts.

In 1854 gaf koning Willem aan Buys Ballot toestemming voor het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut op te richten. De waarnemingen waren toen al een aantal jaren bezig. Buys Ballot had het eerst via de universiteit geprobeerd, maar die kon of wilde hem niet helpen. Met behulp van kopstukken uit de zeevaart wist Buys Ballot de politici ervan te overtuigen zijn instituut te steunen. Het kunnen voorspellen van stormen was van groot belang omdat dan schipbreuken voorkomen zouden kunnen worden.

Drie jaar na de oprichting van het KNMI, in 1857, had Buys Ballot succes. Hij vond een wet, die wij nog steeds kennen als de wet van Buys Ballot.

7

Tijdens de lezing heb ik hier de volgende proef over luchtdruk gedaan. Ik had twee PET-flessen met in de hals een ballon. In de ene fles zat een gat, in de andere niet. Een vrijwilliger uit het publiek probeerde eerst de ballon in de fles zonder gat op te blazen. Dat lukt niet, door de luchtdruk in de fles. Maar bij de fles met gat lukt het wel. Vervolgens hield ik mijn vinger op het gat: dan blijft de ballon opgeblazen zonder dat je hem afsluit. Als je je vinger weghaalt, loopt de ballon alsnog leeg. Zo zie je dat lucht een druk uitoefent én dat lucht van een plek met een hoge luchtdruk naar een plek met een lage luchtdruk stroomt.

26

8


Luchtdruk

Coriolis-effect

Zoals in de proef te zien was, stroomt lucht van een hogenaar een lagedrukgebied.

Maar volgens de wet van Buys Ballot buigt de lucht af. Hoe kan dat? Het heeft te maken met de draaiing van de aarde. Tijdens de lezing deed ik hier een proef met een wereldbol. Iemand uit publiek probeerde met een stift een rechte lijn te trekken van de noordpool naar de evenaar terwijl ik de wereldbol ronddraaide. De lijn wordt dan niet recht, maar buigt af. Na de proef liet ik bovenstaand filmpje zien: kinderen rollen op een draaimolen een bal naar elkaar toe. Zo zie je dat het Corioliseffect niet alleen op aarde voorkomt, maar op alle draaiende bollen en schijven.

9

Coriolis-effect

Noordelijk Halfrond

Het filmpje is te bekijken in bijlage 4 (artikel natuurkunde.nl) en op mijn website: www.phys.uu.nl/~huistra/coriolis.html

10

Wet van Buys Ballot • Sta je met je rug naar de wind op het noordelijk halfrond, dan heb je het lagedrukgebied links en het hogedrukgebied rechts.

Zuidelijk Halfrond

Dit is wat er op de draaiende aarde gebeurt. Op het Noordelijk Halfrond is het effect precies andersom dan op het Zuidelijk Halfrond.

En zo komen we bij de wet van Buys Ballot.

11

27

12


Drukgebieden Noordelijk Halfrond

L

Lagedrukgebied IJsland Australië

H

De wet van Buys Ballot zorgt ervoor dat de lucht op een bepaalde manier rond hoge- en lagedrukgebieden draait. Bij een lagedrukgebied tegen de wijzers van de klok in, bij een hogedrukgebied met de wijzers van de klok mee.

De manier waarop lucht rond een lagedrukgebied draait, zie je op satellietfoto’s aan de wolken.

13

14

Katrina

Structuur orkaan

Een week voor de lezing was de orkaan Katrina over New Orleans getrokken.

Het verschil tussen een normaal lagedrukgebied en een orkaan is dat de luchtdruk bij een orkaan veel lager is. Het verschil met de omgeving is daardoor groter en de lucht stroomt veel sneller naar het lagedrukgebied toe. Door het Corioliseffect, gebeurt dat in spiralen. Orkanen ontstaan boven tropische wateren. De aangevoerde lucht is warm en stijgt daardoor snel op. Boven ontstaat een hogedrukgebied, zodat de lucht weer naar wegstroomt. Beneden blijft de luchtdruk laag, dus de spiraalwinden blijven waaien met grote kracht. De vochtige lucht zorgt bij het opstijgen ook nog voor regenwolken.

Ook een orkaan is een lagedrukgebied.

15

28

16


Schade door Katrina

Aëroklinoskoop

Orkanen richten grote schade aan.

Het voorspellen van stormen is precies waarvoor Buys Ballot zijn wet gebruikte. Hij zette een stormwaarschuwingsdienst op. Hiervoor ontwikkelde hij een speciaal seinapparaat: de aëroklinoskoop.

Het is moeilijk jezelf tegen een orkaan te beschermen. Het beste wat je kunt doen is vluchten, maar dan moet je wel weten dat de orkaan eraan komt. Daarom is het belangrijk orkanen te kunnen voorspellen.

17

18

Uitleg aeroklinoskoop

Achter de wolken schijnt de zon Vanaf 14 oktober

De aëroklinoskoop gaf het luchtdrukverschil tussen Groningen en Middelburg aan. In alle havens stond er eentje. Ook waren daar informatievellen aanwezig met uitleg over de wet van Buys Ballot. Zeelieden konden zo zelf uitvogelen of er wel of geen stormgevaar was.

Dit en meer zal te zien zijn in de nieuwe tentoonstelling op Sonnenborgh.

Na de dood van Buys Ballot is de aëroklinoskoop vrij snel in onbruik geraakt. Maar het KNMI geeft nog altijd ‘waarschuwingen voor de scheepvaart’ uit.

19

29

20

Bijlage 4: Artikel Natuurkunde.nl http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=768795

Het Corioliseffect Auteur: Hieke Huistra Lagedrukgebieden zien er op het noordelijk halfrond anders uit dan op het zuidelijk halfrond. Op het noordelijk halfrond draait de lucht rond een lagedrukgebied tegen de klok in, op het zuidelijk halfrond juist met de klok mee. Op satellietfoto’s kun je dat goed zien.

figuur 1: Een lagedrukgebied op het noordelijk halfrond.

30

bijlage 4: artikel Natuurkunde.nl

figuur 2: Een lagedrukgebied op het zuidelijk halfrond.

Hoge- en lagedrukgebieden Overal op aarde zijn hoge- en lagedrukgebieden. Een hogedrukgebied wordt veroorzaakt door een overschot aan lucht, een lagedrukgebied door een tekort aan lucht. Om het evenwicht te herstellen, gaat de lucht van het hogenaar het lagedrukgebied bewegen. Je zou verwachten dat de lucht in een rechte lijn van een hogenaar een lagedrukgebied stroomt. Maar alles wat op de aarde beweegt, krijgt een afwijking. Op het noordelijk halfrond naar rechts, op het zuidelijk halfrond naar links. Dit heet het Corioliseffect.

figuur 3: De Franse wiskundige Gaspard de Coriolis beschreef het Corioliseffect in 1835.

Intermezzo: barometers en luchtdruk Meer informatie over luchtdruk vind je hier.

31

bijlage 4: artikel Natuurkunde.nl

Het Corioliseffect Het Corioliseffect ontstaat doordat de aarde draait. Je ziet het ook niet alleen op de aarde, maar op alle draaiende bollen en schijven. In het filmpje zie je kinderen op een draaimolen die proberen een bal naar elkaar -of naar de camera- te gooien. En thuis kun je het zien wanneer je met een stift een lijn van boven naar beneden trekt op een draaiende (wereld)bol.

Het Coriolis-effect op een draaimolen

Wanneer je op aarde een bal naar iemand rolt, merk je niets van het Corioliseffect. Dit komt doordat de aarde groot is en je de bal maar over een klein stukje van de aarde rolt. Maar een luchtstroom legt honderden kilometers af en dan begint het Corioliseffect een rol te spelen. Je moet er ook rekening mee houden als je een vliegtuig bestuurt of wanneer je een langeafstandsraket afschiet. Dit laatste hadden de Amerikanen in de Tweede Wereldoorlog pas na een tijdje door, waardoor ze bij oefeningen in eerste instantie voortdurend hun doel misten.

Intermezzo: gootsteenputjes Je hoort soms dat het Corioliseffect ervoor zorgt dat gootsteenputjes in Nederland linksom wegdraaien, maar in Australië juist rechtsom. Dit is niet waar. Het Corioliseffect is niet zo groot. Bovendien zijn er bij een gootsteenputje veel andere factoren die de draairichting bepalen. Bijvoorbeeld de manier waarop je de stop eruit trekt, en de vorm van de gootsteen. Meer hierover, en over het ontstaan van het Corioliseffect vind je hier.

Buys Ballot De manier waarop lucht van hogenaar lagedrukgebied beweegt, is bijna 150 jaar geleden omschreven door de Nederlandse meteoroloog Buys Ballot. Hij had vrijwilligers in heel Nederland waarnemingen laten doen. Bij het bestuderen van de metingen van de luchtdruk en de windrichting, viel hem op dat de wind uit het oosten kwam als de druk in Groningen hoog was en in Maastricht laag. De wind kwam uit het westen als de druk in Groningen laag was en

32

bijlage 4: artikel Natuurkunde.nl in Maastricht hoog.

figuur 4: Buys Ballot

Intermezzo:Buys Ballot is de oprichter van het Koninklijk Meteorologisch Instituut. Hij had hiervoor geld gekregen van de minister van Binnenlandse Zaken, omdat hij beloofd had de marine te helpen. Veel schepen vergingen toen doordat zeelui niet wisten wanneer het hard ging waaien. Door onderzoek naar het weer te doen, hoopte hij stormen te kunnen voorspellen. De wet van Buys Ballot “Sta je met je rug in de wind op het Noordelijk Halfrond dan heb je het lagedrukgebied links en het hogedrukgebied rechts.” is nog steeds heel bruikbaar. Meer informatie over Buys Ballot en de oprichting van het KNMI vind je op de site van het KNMI.

figuur 5: De wet van Buys Ballot.

Nadat hij zijn wet ontdekt had, zette Buys Ballot een stormwaarschuwingsdienst op. Hij ontwikkelde hier een speciaal apparaat voor: de aeroklinoskoop. Dit stond in de Nederlandse havens. Iedere ochtend stelde een havenmedewerker het apparaat in. Hij kreeg hier veertig gulden per jaar voor. Aan de manier waarop het apparaat ingesteld was, konden de zeelui zien waar de druk hoog en waar de druk laag was. Ze moesten dan zelf uitvogelen hoe de wind zou

33

bijlage 4: artikel Natuurkunde.nl gaan waaien, met behulp van de wet van Buys Ballot.

Aeroklinoskoop? Hoe ziet een aeroklinoscoop eruit?

Al snel na de dood van Buys Ballot, in 1890, werd zijn systeem afgeschaft. De aeroklinoskoop was te ingewikkeld. Maar de stormwaarschuwingen bleven: ook nu nog hoort bij elk weerbericht een 'waarschuwing voor de scheepvaart'.

Meer weten? Wil je meer weten over het weer? Op 15 oktober werd in Museum Sterrenwacht Sonnenborgh (de plek waar het KNMI in 1854 begon) de tentoonstelling Weer & Zon geopend. Deze tentoonstelling gaat over het meten van het weer, de weerkunde in de tijd van Buys Ballot en over het onderzoek naar de zon dat er op de sterrenwacht gedaan is.

34

Bijlage 5: artikel Zenit, februari 2006, pp 76-79

Weerkunde van weleer:

Buys Ballot en zijn wet ‘Die altijd weet vanwaar het waait, maar met geen wind ter wereld draait, is Buys Ballot.’

Bovenstaand couplet komt uit het gedicht dat Nicolaas Beets maakte over de meteoroloog Christophorus Henricus Didericus Buys Ballot (1817-1890). Beets verwijst daarin naar de wet die wij nog altijd kennen als de wet van Buys Ballot. Hoe is deze wet ontstaan? En wie was Buys Ballot? Toen het gedicht geschreven werd, was hij veertig jaar hoogleraar aan de Universiteit Utrecht. In 1847 was hij in dienst getreden, niet als hoogleraar in de meteorologie, maar in de wiskunde. Pas twintig jaar later is dit veranderd in een hoogleraarschap in de natuurkunde. In Sonnenborgh – museum & sterrenwacht is sinds oktober een tentoonstelling te zien, waarin de weerkunde in de tijd van Buys Ballot wordt vergeleken met die van nu.

B

Hieke Huistra

76

uys Ballot had een brede interesse. Hij begon zijn studie aan de Utrechtse universiteit als student letteren. Vanaf zijn tweede jaar, 1836, volgde hij ook colleges aan de faculteit wis- en natuurkunde en na het halen van zijn kandidaatsexamen in de letteren, in 1838, legde hij zich hier volledig op toe. In 1843 begon hij met het ontwikkelen van een merkwaardige theorie op het gebied van de natuur- en scheikunde. Het was een krachtenmodel, waarin van alles en nog wat verklaard werd. Zijn begeleiders, de scheikundige Mulder en de natuurkundige Van Rees, zagen de theorie als onzin en raadden hem ten zeerste af deze te publiceren. Buys Ballot richtte zich vervolgens op de meteorologie. Van Rees had hem en zijn vriend Wilhelm Krecke al eerder meegenomen naar de Utrechtse Smeetoren om daar weerkundige waarnemingen te doen. Buys Ballot schrijft later over zijn overstap dat hij, na de teleurstelling van zijn niet geaccepteerde theorie, ‘de meteorologie als een speelpop ter hand genomen heeft’. Dat hij juist bij de meteorologie uitkwam, komt niet alleen doordat hij hier via Van Rees al kennis mee had gemaakt. De achttiende stelling uit zijn proefschrift (1844) luidt ‘Weldra

ZENIT FEBRUARI 2006

Christophorus Henricus Didericus Buys Ballot.

zal de meteorologie met recht de naam wetenschap voor zich opeisen’. Meteorologie was een nieuwe wetenschap, waarin de tijd rijp was voor de ontdekking van fundamentele wetten: een uitgelezen kans dus om een reputatie als wetenschapper te vestigen. Buys Ballot stortte zich op de weerkunde in de overtuiging dat uit een grote hoeveelheid waarnemingen allerhande verbanden en wetmatigheden af te leiden zouden zijn. Een van zijn eerste meteorologische publicaties ging over de invloed van de asrotatie van de zon op de wisselingen in de temperatuur. Hij analyseerde grote hoeveelheden temperatuurmetingen en leidde daaruit de periode van de rotatie van de zon af: 27,68 dagen. Hij ging er prat op dat hij, met zijn nieuwe wetenschap, een nauwkeuriger periode kon bepalen dan de eeuwenoude astronomie, die het op ‘ongeveer 27 dagen’ hield. Inmiddels weten we dat het verband tussen de rotatie en de temperatuurschommelingen niet bestaat.

Een netwerk van waarnemers Na zijn onderzoek van de zonnerotatie begon Buys Ballot met een nieuw weerkundig meetprogramma: synoptische waarnemingen oftewel waarnemingen op verschillende plekken. Er werden in Nederland al lange tijd meteorologische waarnemingen gedaan, bijvoorbeeld in Halfweg, halverwege Amsterdam en

Haarlem. Maar dit waren allemaal meetreeksen op één plek. Wanneer je deze reeksen gaat bestuderen, zoals Buys Ballot deed bij zijn onderzoek naar de zonnerotatie, vind je geen wetmatigheden. Als vandaag bij ons de zon schijnt, komt dat niet doordat het gisteren regende, maar doordat het hogedrukgebied dat gisteren boven Engeland lag onze kant op is gekomen. Om goede voorspellingen te kunnen doen, moet je dus op veel verschillende plaatsen meten. Buys Ballot wilde daarom een waarnemersnetwerk opzetten. Overal in Nederland moesten waarnemingen gedaan worden en al deze waarnemingen werden vervolgens verzameld, vergeleken en bewerkt in Utrecht. Utrecht moest dan ook, zo schreef Buys Ballot in 1848, ‘een centraal observatorium voor Europa’ worden. In 1848 richtte hij zich tot de universiteit met een verzoek over de oprichting van dit observatorium. Hij vroeg drie dingen: huurkorting voor de locatie (het bolwerk Sonnenborgh), de indienstneming van zijn studievriend Krecke, ook meteoroloog, tot lector, observator of directeur van het observatorium en een bescheiden financiële bijdrage. Hij benadrukte dat dit laatste verzoek het minst belangrijke was: het was hem vooral te doen om een officiële status, waarmee hij internationaal erkenning zou verwerven. Geld had hij zelf ook genoeg; hij kwam uit een welgestelde familie. De universiteit bemiddelde bij de gemeente voor de huisvesting, maar ging niet in op de beide andere verzoeken. Wel schonk ze meetapparatuur. Krecke, die toch observator werd, construeerde de rest van het instrumentarium zelf, en zo konden de waarnemingen in december 1848 beginnen. Daarnaast begon Buys Ballot met het werven van vrijwilligers. Dit deed hij door het plaatsen van oproepen in tijdschriften. In de Algemeene Konst- en Letterbode van 1 december 1853 schrijft hij: ‘Wij mogen immers wel alle vrienden in ons vaderland beleefdelijk en dringend uitnodigen, om hiertoe de behulpzame hand te willen leenen, [...] dit te meer, daar die medewerking

35

bijlage 5: artikel Zenit

Het KNMI en de sterrenwacht op Sonnenborgh in 1865, een prent van P.W. van de Wijer.

weinig moeite zal kosten. De waarnemingen zijn slechts drie op een dag en op gemakkelijke uren gekozen.’ De waarnemers deden hun werk vrijwillig. Steden als Amsterdam en Groningen hadden waarnemers, maar ook kleinere plaatsen als Frederiksoord, Slijk-Ewijk en Hollum, op Ameland. Aan het eind van de negentiende eeuw zijn er zo’n honderd waarnemingsstations, vijfentwintig voor alle meteorologische

waarnemingen en vijfenzeventig alleen voor regen. Tegenwoordig heeft het KNMI nog altijd ongeveer vijfentwintig volledige meetstations. Het aantal voor neerslag is uitgebreid naar 325. De algemene meetstations zijn volledig geautomatiseerd, maar de regen wordt nog altijd door vrijwilligers gemeten. Instrumenten kregen de waarnemers door Buys Ballot toegestuurd. Niet alleen om ze de kosten te besparen, maar ook omdat hij dan zeker wist

Tentoonstelling De eerste vestigingsplaats van het KNMI was het bolwerk Sonnenborgh in Utrecht, waar ook de Utrechtse sterrenwacht was. Het KNMI heeft hier ruim veertig jaar gezeten. Aan het eind van de negentiende eeuw was de ruimte te klein geworden en is het instituut verhuisd naar een landgoed in De Bilt, waar het nog altijd staat. De sterrenwacht zit nog altijd op Sonnenborgh en is inmiddels niet meer alleen (publieks)sterrenwacht maar ook museum. In het museum zijn 14 oktober drie nieuwe tentoonstellingen geopend, waarvan er een gaat over de weerkunde in de tijd van Buys Ballot en over het meten van het weer nu. In de tentoonstelling maak je kennis met de vijf belangrijkste weergrootheden: temperatuur, luchtdruk, neerslag, windrichting- en kracht en luchtvochtigheid. Je leert hoe je deze grootheden moet meten – waarom heeft het KNMI veel meer neerslagstations dan stations waar ook temperatuur en luchtdruk gemeten worden? Daarnaast worden historische instrumenten getoond, zoals een wetenschappelijke barometer en een schaalmodel van de aëroklinoskoop. Verder kun je fragmenten lezen uit de brieven die waarnemers aan Buys Ballot schreven en ontdek je wat voor meteorologisch onderzoek er tegenwoordig in Utrecht verricht wordt. Meer informatie over openingstijden en bereikbaarheid vind je op de website van het museum, www.sonnenborgh.nl.

dat alle instrumenten goed geijkt waren en alle waarnemers dezelfde schaal hanteerden. Dit laatste was niet vanzelfsprekend: aan het begin van de negentiende eeuw bestonden er voor bijvoorbeeld temperatuur meer dan zeventig verschillende schalen! Buys Ballot controleerde de waarnemingen nauwgezet en dat maakte het voor de waarnemers niet altijd makkelijk. Zo schrijft de waarnemer uit Groningen in 1873: ‘Dat de psychrometerwaarnemingen [met een psychrometer bepaal je de luchtvochtigheid] hier onvolkomener zouden zijn dan elders, kan ik niet begrijpen. Ik zie volstrekt niet in, waarom dat het geval zou zijn. De psychrometer is een onvolkomen instrument, hetgeen gij, naar ik weet, ten volle beaamt, maar deze onvolkomenheid hebben de waarnemingen hier gemeen met die elders gedaan. [...] Vindt gij, dat de psychrometer ook nu nog bij zijn nieuwe stand een te hoogen graad van vochtigheid aanwijst? Zo ja, dan geloof ik, dat de eenige reden hiervan deze is, dat het hier buitengewoon vochtig is.’ Buys Ballot had zijn zinnen gezet op een officiële status voor zijn observatorium en verplaatste zijn lobby, na de afwijzing door de universiteit, naar ‘Den Haag’. Met behulp van kopstukken in de zeevaart wist hij de nationale politiek te overtuigen van de noodzaak van een nationaal meZENIT FEBRUARI 2006

77

36

bijlage 5: artikel Zenit Overal op aarde zijn hoge- en lagedrukgebieden. Een hogedrukgebied wordt veroorzaakt door een overschot aan lucht, een lagedrukgebied door een tekort. Om het evenwicht te herstellen, gaat de lucht van het hogenaar het lagedrukgebied bewegen. Je zou verwachten dat de lucht in een rechte lijn van een hogenaar een lagedrukgebied stroomt. Maar alles wat op de aarde beweegt, krijgt een afwijking. Op het Noordelijk Halfrond naar rechts, op het Zuidelijk Halfrond naar links. Dit is het Coriolis-effect. De Franse wiskundige Gaspard de Coriolis beschreef dit effect ruim voor de formulering van de wet van Buys Ballot, in 1835.

Het Coriolis-effect ontstaat doordat de aarde draait. Je ziet het niet alleen op de aarde, maar op alle draaiende bollen en schijven. Op een draaimolen merk je het al wanneer je een bal naar iemand toe rolt. Je hoort wel eens mensen beweren dat het Coriolis-effect er ook voor zorgt dat het weglopende water in gootsteenputjes op het noordelijk halfrond in een andere richting draait dan op het zuidelijk halfrond. Dit is niet waar: daar is het effect veel te klein voor. Het wordt overstemd door andere factoren, zoals de vorm van de gootsteen en de manier waarop je de stop eruit trekt. Op aarde gaat het effect pas een rol spelen wanneer je iets hebt dat honderden kilometers aflegt. Je moet er rekening mee houden als je een vliegtuig bestuurt of een langeafstandsraket afschiet. Dit laatste

De wet van Buys Ballot: sta je met je rug naar de wind op het noordelijk halfrond, dan heb je het lagedrukgebied links en het hogedrukgebied rechts.

teorologisch instituut. In 1854 werd het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut opgericht. Vooral het argument dat de marine zeer veel baat zou hebben bij nauwkeuriger weersvoorspellingen, had de politiek overtuigd.

De wet van Buys Ballot Buys Ballot bleek deze belofte waar te kunnen maken. In 1857 vond hij een verband tussen de luchtdruk en de windrichting. Hij formuleerde dit verband op 3 oktober, tijdens de vergadering van de Koninklijke Akademie der Wetenschappen, als volgt: ‘De rigting [van de wind] was of werd dan steeds Oostelijk (tusschen N.O. en Z.O.), als de stand [van de barometer] hooger was te Groningen en te [Den] Helder dan te Maastricht, en steeds West of Zuidwest, als hij hooger was te Maastricht dan te [Den] Helder, bijna zonder uitzondering.’ Wij kennen dit nog altijd als de wet van Buys Ballot: wanneer je op het noordelijk halfrond met je rug in de wind staat, heb je het lagedrukgebied aan je linkerhand. Buys Ballot formuleerde zijn wet niet op zo’n algemene manier. Hij gaf ook geen theoretische onderbouwing, het enige wat hij deed was opmerken dat het zo was. Wat hij niet wist, of in ieder geval nooit opgeschreven heeft, is dat de beweging van lucht een speciaal geval is van het Coriolis-effect. 78

ZENIT FEBRUARI 2006

Een schaalmodel van de aëroklinoskoop. De roodwitte arm geeft de grootte en de richting van het drukverschil aan: hoe steiler de arm, des te groter het verschil. De bal is er alleen maar om de richting van de arm beter zichtbaar te maken.

37

bijlage 5: artikel Zenit hadden de Amerikanen in de Tweede Wereldoorlog pas na een tijdje door, waardoor ze bij oefeningen in eerste instantie voortdurend hun doel misten. Ook een luchtstroom die van een hogenaar een lagedrukgebied beweegt, krijgt een afwijking. Daardoor ligt het lagedrukgebied niet recht voor je wanneer je met je rug in de wind staat, maar aan de linkerkant. Als je op het noordelijk halfrond bent tenminste, want op het zuidelijk halfrond ligt het juist aan je rechterhand, omdat het Coriolis-effect daar andersom is. Nadat hij zijn wet ontdekt had, zette Buys Ballot een stormwaarschuwingssysteem op. Zo kwam hij zijn belofte aan de landelijke politiek na, want de stormwaarschuwingen waren van groot belang voor de scheepvaart. Zeelui konden nu beter bepalen of het wel of niet verantwoord was om uit te varen. De stormwaarschuwingen werden gegeven in alle havens. Buys Ballot ontwikkelde hiervoor een nieuw, vanaf grote afstand afleesbaar seinapparaat: de aëroklinoskoop. Dit was een verticale paal van enige meters hoog, met aan de bovenkant een horizontale arm. De arm gaf aan waar de luchtdruk hoog en waar de lucht-

druk laag was. Met behulp van in vier talen beschikbare informatievellen waarop de wet van Buys Ballot stond uitgelegd, konden zeelui vervolgens zelf het stormgevaar bepalen. Deze vellen waren beschikbaar in de havens waar ook een aëroklinoskoop was opgesteld. Iedere ochtend werd de arm goed gezet door een havenmedewerker, die hier veertig gulden per jaar mee verdiende. De aëroklinoskoop raakte na de dood van Buys Ballot, in 1890, al snel in onbruik, maar de stormwaarschuwingen bleven bestaan. Ook nu nog geeft het KNMI ‘waarschuwingen voor de scheepvaart’ uit. Zijn wet, maar ook zijn voortdurende streven de meteorologie verder te ontwikkelen, leidde er toe dat Buys Ballot internationaal veel aanzien had. Hij was medeoprichter van de internationale meteorologische organisatie en de eerste voorzitter hiervan. Een mooi voorbeeld van het respect dat zijn tijdgenoten voor hem hadden, is de correspondentie die hij met de Amerikaanse meteoroloog William Ferrel voerde. In de jaren ’80 van de negentiende eeuw ontdekte Buys Ballot dat hij niet de eerste was die het verband

tussen luchtdruk en windrichting formuleerde. Ferrel had het al een half jaar eerder gedaan en gaf daarbij bovendien een theoretische onderbouwing – iets wat bij Buys Ballot ontbrak. Ferrel had zijn artikel echter gepubliceerd in een Amerikaans tijdschrift dat nauwelijks gelezen werd. Na de ontdekking schreef Buys Ballot hem onmiddellijk een brief met het voorstel de wet voortaan naar hen beiden te vernoemen, maar Ferrel sloeg dit aanbod vereerd af. Na zijn ondertekening schreef hij nog een postscriptum: ‘Being desirous of obtaining the photographs of a few of the most distinguished meteorologists of the world, I would be very thankful if you would favor me with yours, if not convenient at present, at some future time.’ Niet voor niets schreef Beets in een van zijn andere coupletten: ‘Wiens naam, geprezen en beroemd, Zoover de wind waait wordt genoemd, is Buys Ballot’

ZENIT FEBRUARI 2006

79

38

Bijlage 6: Literatuurlijst

Overzicht van de gebruikte literatuur Publicaties • C.H.D. Buys Ballot, ‘Bepaling van den omwentelingstijd der zon, uit de temperatuurwaarnemingen buiten Haarlem’, in Algemeene Konst- en letterbode, 30 mei 1845, 354-358 en 412 • C.H.D. Buys Ballot, ‘Sterre- en weerkundige waarnemingen: iets over de Meteorologische Waarnemingen aan het Observatorium te Utrecht’, in Algemeene Konst- en Letterbode, 8 december 1848, 379-384 • C.H.D. Buys Ballot en N.M.J. Kroef, Aan de heeren reeders der groote visscherij, Utrecht 1856 • C.H.D. Buys Ballot, Eenige reeglen voor aanstaande weersveranderingen in Nederland, voornamelijk in verband met de dagelijksche telegraphische seinen, Utrecht 1860 • C.H.D. Buys Ballot, Toelichting van de gronden waarop stormen verwacht worden enwaarop het hijschen van stormsignalen steunt, Utrecht 1864 • C.H.D. Buys Ballot, De invoering en verklaring van den aëroklinoskoop: regelen naar welke hij ons de aanstaande windveranderingen met eenige waarschijnlijkheid doet vermoeden, Utrecht 1868 • C.H.D. Buys Ballot, Suggestions on a Uniform System of Meteorological Observations, Utrecht 1872 • Jan Deiman, Weer en Wind: ontwikkelingen in de weerkunde in Nederland tot 1900, Utrecht 1984 • Ewoud van Everdingen, C.H.D. Buys Ballot, 1817-1890, ’s Gravenhage 1953 • Simeon K. Heninger, A handbook of Renaissance Meteorology, New York 1968 • Tim Huisman (red.), Uit de lucht gegrepen: geschiedenis van de weerkunde in Nederland, Leiden 2003 • Cornelis de Jager, Hendrik Gerard van Bueren en Max Kuperus, Bolwerk van de Sterren, Amersfoort 1993 • Bart Klück, Agnes Hemmes en René de Kam, Het Utrechtse antwoord: de bastions van Karel V, Utrecht 2004 • Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, Colloquium ter Herdenking van de honderdste geboortedag van de Wet van Buys Ballot, Utrecht 1957 • Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, jaarboeken uit de periode 1851-18971, Utrecht • Frederick K. Lutgens en Edward J. Tarbuck, The Atmosphere: an Introduction to Meteorology, New Jersey 2004 • Frans van Lunteren, ‘De oprichting van het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut: Humboldtiaanse wetenschap, internationale samenwerking en praktisch nut’, in Gewina, 21 (1998), 216-243 • Frans van Lunteren, ‘Buys Ballot: het succes en de gebreken van een bevlogen generalist’, in Leen Dorsman (red.), Beroep op de wetenschap, 137-153, Utrecht 1999 • Frans van Lunteren, ‘Buys Ballot en het KNMI’, in Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, mei 2003, 152-155 1

Het KNMI is in 1854 opgericht, maar al vanaf 1851 verschijnen er jaarboeken over de meteorologische waarnemingen op Sonnenborgh.

39

bijlage 6: literatuurlijst

Archiefmateriaal Naast bovenstaande werken heb ik ook archiefmateriaal bestudeerd. Ik ben daarvoor in twee archieven geweest: het archief van het KNMI en het Utrechts archief. In het archief van het KNMI heb ik waarnemingen en berekeningen van Buys Ballot bestudeerd. Deze waren afkomstig uit zijn onderzoek naar het verband tussen zonnerotatie en temperatuursschommeling. Het grootste deel van het archief van het KNMI is overgebracht naar het Utrechts Archief. Hier heb ik vooral correspondentie bekeken: vragen en klachten van de vrijwillige waarnemers, de briefwisseling tussen Buys Ballot en William Ferrell en de verzoeken tot oprichting van een meteorologisch instituut. Daarnaast heb ik in het krantenarchief de eerste weerberichten in Utrechtse kranten opgezocht.

40

Weerkunde op Sonnenborgh onderzoek voor een tentoonstelling

Recommend Documents