Alledaagse wetenschap De ene regenbui slaat wel bellen in het wateroppervlak en de andere regenbui niet. Hoe is het mogelijk?
Oktober was een heel natte maand, hebben de meteorologen ontdekt, en je zou durven zweren dat november ook heel nat wordt. Je ziet het aan de lucht, je ziet het aan de straten. En je kunt het ook horen. De gelukkige bewoner van een huis met klassiek enkelvoudig vensterglas hoort het de laatste dagen alweer volop tikkelen tegen zijn ruiten. Genoeglijk is dat, maar met een vreemde bijsmaak. Elke keer als hij aan de binnenzijde van die dunne ruiten een condensplek ziet ontstaan, precies op de plaats waar aan de buitenzijde een regendruppel bleef hangen, vraagt hij zich af of dat vroeger ook zo ging of dat het iets is van de laatste tijd. Is moderne regen kouder of produceert hijzelf meer woonvocht? Dat moet hij nog eens uitzoeken.
Zoals hij nog eens wil nagaan hoe het mogelijk is dat dezelfde zomerse regenbui op het ene terrastafeltje volkomen andere druppels achterlaat dan op het terrastafeltje een paar meter verderop. De een van plastic, de ander van geverfd staal. Het zal wel aan een verschil in adhesie liggen, maar het fijne kom je niet zomaar aan de weet.
En waarom de ene regenbui in de gracht heel anders klinkt dan de andere: wie zal het zeggen? Er is zoveel aan regen waar de kleine man zijn vinger niet achter krijgt.
Maar deze week is toch wat helderheid gebracht in een kwestie die de amateuronderzoeker al jaren bezighoudt: hoe het komt dat regendruppels in sommige plassen en grachten wél bellen slaan en in andere niet? Dat is hier al eens eerder besproken maar toen kwamen de conclusies niet verder dan die van de vermaarde Marcel Minnaert: het zijn vooral de grote regendruppels die het doen. Je ziet het op plaatsen waar bomen boven het water hangen: daar ontstaan meer bellen dan verderop. Onder bomen vallen altijd extra grote druppels, wist Minnaert, want hij hoorde dat aan het getik op zijn paraplu. De bladeren verzamelen het vocht van afzonderlijke regendruppels en kiepen het pas na een tijdje naar beneden.
Veel concreets wist hij er verder in De natuurkunde van ’t vrije veld (laatste druk 1970, zijn sterfjaar) niet aan toe te voegen. Minnaert vroeg zich af of er een invloed was van de valsnelheid van de druppels, of de waterdiepte misschien een rol speelde en of er in vuil water makkelijker bellen ontstonden dan in helder water. Het onuitgesproken vermoeden was dat de oppervlaktespanning van vuil water lager was dan die van schoon water. Allicht ontstaan er dan makkelijker bellen, dat is immers ook zo met het schuimig sop in de afwasteil met Dreft. (Google’s AI, dat kennelijk in het verkeerde poeltje viste, denkt juist dat een hoge oppervlaktespanning de belvorming bevordert.)
Het werk van afgelopen week kwam neer op vuilwateronderzoek. Maar eerst moest worden nagegaan of er binnenshuis wel een beetje behoorlijke regendruppels vielen te produceren. Dat bleek het geval. Aan regendruppels is wonderlijk veel gemeten, gerekend en gemodelleerd. Vroeger werd de samenstelling van regen wel onderzocht met behulp van een schaal tarwebloem waarin de druppels een seconde of wat werden opgevangen. Dat is een leuk karweitje!
Regendruppels die in bloem gevallen zijn.
Het staat nu vast dat de meeste regendruppels diameters hebben van 0,5 tot 2 à 3 mm (al komt 8 mm ook voor) en dat hun valsnelheid praktisch uitsluitend door hun grootte wordt bepaald. Opvallend: de eindsnelheid wordt al na een paar meter vallen bereikt. Binnen een seconde.
Een maatpipet leverde druppels van 52,5 mg zoals een gevoelige weegschaal aantoonde. Dat betekent een diameter van 4,6 mm, aannemend dat de druppels bolrond zijn. Een andere maatpipet leverde druppels van 4,4 mm en een plastic pasteurpipetje kwam nog wat lager uit.
Het onderzoek ging verder met die druppels van 4,6 mm. Met hulp van een keukentrapje lukte het deze druppels van 2,5 meter hoogte in een afwasteil met leidingwater te laten vallen. Binnen die afstand wordt de eindsnelheid van zo’n 9 m/s niet bereikt, maar veel zal het niet schelen. In ieder geval ontstonden er nooit bellen, niet één keer. Ook als het water flink werd verwarmd (wat de oppervlaktespanning verlaagt) werd het niets.
Was er nu Dreft in de teil gegoten, ja, dan waren zeker bellen ontstaan, dat weet een kind. In plaats daarvan werd besloten twee handen half verteerde bladeren en wat resten turfhoudende potgrond door het water te roeren en er een soepje van te trekken. Een dag later werd de grofste kruiderij er weer uitgezeefd en bleef een bruine bouillon over met wat fijn slib op de bodem. Inmiddels natuurlijk volkomen afgekoeld.
En kijk: toen ontstonden met grote regelmaat wél prachtige bellen, bellen met diameters van 3 tot 4 cm die soms secondenlang bleven liggen. Net zo makkelijk in water van 8 cm als van 4 cm diep. Conclusie: het gewone herfstafval verlaagt de oppervlaktespanning en daar doet de druppel zijn voordeel mee.
En er is meer. Toen de bouillondiepte was teruggebracht tot 4 cm bleek de pipetdruppel die uit de hoogte kwam aansuizen ook het slib op de bodem van de afwasteil op te wervelen. De druppels schieten verder door dan je denkt. Het is dus niet heel aannemelijk dat de bellen ontstaan uit de allerbovenste waterlaag, de dunne film waarin zich vaak vet- en wasachtige stoffen ophopen. Wat nog zou kunnen is dat de bel zich vormt uit de ‘terugverende’ regendruppel zelf maar dat gebeurt ook niet. Laat je van grote hoogte een druppel melk in zwarte koffie vallen dan komt er koffie omhoog, geen melk. Bekijk het zelf.
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
NIEUW: Geef dit artikel cadeauAls NRC-abonnee kun je elke maand 10 artikelen cadeau geven aan iemand zonder NRC-abonnement. De ontvanger kan het artikel direct lezen, zonder betaalmuur.
Source: NRC