Tagarchief: weerkunde

VRIJESCHOOL – Aardrijkskunde – klas 8 – meteorologie (2)

.

EERSTE meteorologie

De blik omhoog naar naar de lucht waar wolken ontstaan, zich vormen en langzaam weer oplossen, is bij ons, aardebewoners, dikwijls met de hoop verbonden dat het weer ons niet teleurstelt. We weten hoe kwetsbaar voorspellingen zijn. Zeker, vandaag de dag lijken de nieuwsmededelingen en de satellietbeelden meer zekerheid te hebben gebracht, tegelijkertijd ook een voorschot te nemen op het gemak om het net eerst zelf eens te proberen. Om de weersvoorspellingen op het beeldscherm te volgen is zeker indrukwekkend, maar ook voor de opgroeiende leerling geen aansporing meer tot eigen initiatief.
Wat kunnen we doen?
Vele klassenleerkrachten van de middenbouw zullen geneigd zijn de schoonheid van de wolkensoorten in de belangstelling van een klas te plaatsen, waarbij tochtjes de bergen in of naar zee aanleiding geven. Dat is begrijpelijk, maar daarmee komen de eerste vragen op naar de eigenlijke samenhang, waarop ook Goethe wijst, wanneer hij in een brief aan een vriend schrijft:
“Bij nader onderzoek geloof ik te hebben gevonden dat het vormen van de wolkenverschijnselen van de barometerstand afhangt en dientengevolge van de barometerhoogte.'[1]
En ja, Goethe roemde bij zijn eigen weerswaarnemingen de barometer en hij wees er steeds op: ‘De methode om vooral naar de barometer te kijken bij alle atmosferische verschijnselen, was voor mij zeer vruchtbaar en ik ben er bijna overmatig mee bezig geweest.'[2]
Zowel op reis als thuis waren de weerswaarnemingen voor hem belangrijk. Bijkomend vond hij een eigen barometer uit die uit een gesloten glas bestond met daarin water dat naar buiten met een buisje, een zgn. pijpje verbonden is. Al naar gelang de toestand van het weer daalt of stijgt het water in het pijpje en daarmee wordt de luchtdruk zichtbaar. [3]

bron

Ondanks zijn intensieve leven als onderzoeker had Goethe nog geen kennis van de ons nu vertrouwde samenhang van het weer op grote schaal, de hoge- en lagedrukgebieden met de turbulentie en fronten. Des temeer was hij aangewezen op eigen waarnemingen. De beeldrijke taal die hij bij zijn kennis zo bewonderenswaardig kon toepassen, is voor de vrijeschoolleerkracht een grote steun om met de eigen klas een begin te kunnen maken met de meteorologie. Ook hier komt de barometer op de eerste plaats en dat gebeurt op een zinvolle manier in klas 8.
In de 2e leerplanvoordracht spreekt Rudolf Steiner over de natuurkunde en tot slot klinkt dan: Dan sluit u de natuurkunde min of meer af door de aeromechanica, de mechanica dus van de lucht, waarbij alles ter sprake komt, wat te maken heeft met klimaat, werking van de barometer, meteorologie.[4]
Op het einde van de natuurkundeperiode behandelen we dus de werking van de lucht m.b.t. de barometer en tenslotte alles wat de belangstelling voor de weersverschijnselen kan wekken.

Luchtdruk en luchtbeweging

De mens leeft op de bodem van een geweldige luchtoceaan. Hij kan de wisselende luchtdruk niet onmiddellijk waarnemen, wel de luchtbewegingen. Beide zijn die nauw met elkaar verbonden. Met een hulpapparaat om te meten kan het de leerling duidelijk worden. Op de barometer van Goethe is het in het begin veel makkelijker te zien dan op de gebruikelijke (muur)barometer. Als er een periode met mooi weer komt, dan stellen we vast dat de waterstand inhet tuitje naar beneden gaat. Bij slecht weer stijgt die. Een andere mogelijkheid biedt een zelfgemaakt barometer. [3]
Daarvoor hebben we een fles nodig met een wijde hals (de oude melkfles) en daarover bevestigen we een stuk luchtballon en spannen het strak. Dan plakken we een strohalm midden op het membraan met een stukje lucifer eronder. Dan is hij al klaar, hij moet alleen nog op een plaats neergezet worden met gelijkblijvende temperatuur en op de muur moeten we een schaalverdeling plakken waarop de strohalm kan aanwijzen of hij hoger dan wel lager staat.

Met behulp van deze zelfgebouwde barometer, dat kan iedere leerling, kunnen we nu onze eigen waarnemingen doen op de bodem van de ‘luchtoceaan’. Dat moet je niet mechanisch opvatten, veel eerder lijkt die in- en uit te ademen,
vergelijkbaar met een levend wezen.
Zelfs onze eenvoudige barometer maakt het ervaarbaar dat de weersgesteldheid niet echt verandert. Het ‘ademritme’ vindt tweemaal binnen 24 uur plaats en wordt oscillatie (slingering) genoemd en dat heeft Goethe steeds weer beziggehouden:
‘….deze bewegingen hebben iets van een bepaald pulseren, een toe- en afnemen, zonder dat kun je niet aan iets levends denken, het is eveneens een regelmatig uitzetten en samentrekken, dat binnen de 24 uur wordt herhaald, het zwakst in de namiddag en nanacht en dat ’s morgens om 9 uur en ’s avonds op dezelfde tijd het hoogste punt bereikt.
Wanneer we in de les bij het leven van een ‘pulserende’ aarde-omhulling kunnen aanknopen, kunnen we de zwaarte van de lucht in een passende samenhang plaatsen.
Deze twee basisbewegingen noemen we vandaag hoog en laag. Om het beter te begrijpen, kunnen we de volgenden waarnemingen met de leerlingen beproeven:

Het is zomer. Wij zijn op het strand en het weer is onveranderlijk. Op het land en op het water schijnt de zon evenveel, maar het water blijft koeler, terwijl het land sneller opwarmt. Welke conclusie kunnen we nu met de 8-klassers trekken, wanneer de samenhang tussen oorzaak en gevolg bekeken wordt? Er ontstaat drukverschil. Boven land stijgt de warme lucht op. We hebben dus te maken met een opstijgende luchtkolom die tegelijkertijd koude lucht van over zee aanzuigt. Zo ontstaat er een windbeweging van zee naar land die in de loop van de dag sterker wordt. Boven zee ontstaat tegelijkertijd een dalende luchtkolom die veroorzaakt wordt door de beweging hoog in de lucht.

Pas tegen de avond komt alles weer tot rust en draait het, want nu koelt de aarde door de uitstraling sterk af, de zee daarentegen minder. De windrichting en de luchtkolommen gaan de tegenovergestelde richting op.

Wat is dus een hogedrukgebied?
Het is het centrum van een neerdalende luchtkolom. De lucht stroomt weer naar beneden in de richting van minder luchtdruk. Verse lucht komt uit de hogere lagen erachteraan, die wordt warmer en veroorzaakt luchtdruktoename.
Wat is een lagedrukgebied?
Het is het centrum van een opstijgende luchtkolom. Hier stijgt de lucht die vanuit een hogedrukgebied weggestroomd is en daarbij werd verwarmd en boven het aardoppervlak vocht opgenomen heeft, weer omhoog.
Tegelijkertijd vindt er afkoeling plaats en wordt de druk zwakker, later ontstaan wolken en neerslag.
Wat  aan de kust gevormd wordt aan lage- en hogedrukzones, vinden we ook in de bergstreken, waar het op grond van verschillende opwarmingen tot vergelijkbare windbewegingen komt op de hellingen: in de zomer ’s morgens dalwind, ’s avonds bergwind.
Deze voorbeelden van hoge- en lage druk zijn geen voorbeelden van het weer over een langere tijd en van een groter gebied, maar maken duidelijk dat iedere periode van goed of slecht weer verschillende luchtstromingen heeft. Ook bij mooi weer zijn er sterke stromingen omhoog die de zweefvliegers erg op prijs stellen.
De beroemde zweefvliegster Hanna Reitsch noemt ze ‘stijgslangen’ [Aufwärtsschläuche] die meestal een hoogte bereiken van 100 tot 200 meter.

‘Dikwijls wordt zo’n plek met opstijgende wind [Aufwindstelle] zichtbaar door de sterk gerande, ronde wolkenbundels die erboven zweven, de zgn. stapelwolken of cumuli…Ze zijn voor de zweefvlieger de wegwijzer naar de plaatsen waar de wind stijgt. Omdat deze, zoals al opgemerkt, begrensd zijn bij het uitdijen, kun je er alleen in blijven, wanneer je cirkels maakt, alsof je in een onzichtbare reuzenkachel rondvliegt. Hier zijn de buizerds en valken onze leermeester die zonder vleugelslag, steeds rondcirkelend, zich door de warme lucht die van de grond komt en opstijgt, op grote hoogte laten dragen.'[7]

Heel andere factoren vormen het eigenlijke weer. Wat tussen IJsland en de Azoren of de Baltische landen voor het weer bepalend is, zijn heel sterke hoge- en lagedrukwervelingbewegingen, die we tegenwoordig dankzij de satellietopnamen zelf op een beeldscherm kunnen volgen. Het draaien naar rechts gebeurt in het hoge-, naar links in het lagedrukgebied. Deze draaiende bewegingen die voor het noordelijk halfrond gelden, worden tegenwoordig verklaard met de zgn. Corioloskracht.


In een 8e klas kan de aanwijzing voldoende zijn, dat dit proces dat met de aarderotatie te maken heeft, in de bovenbouw later nog ter sprake komt.
Op het zuidelijk halfrond verlopen deze processen in spiegelbeeld, zodat de aarde als geheel de waarnemer die vergelijkingen maakt toch steeds weer aanleiding geeft zich te verbazen en bij alles wat verwarrend lijkt, toch een verborgen harmonie doet vermoeden.

De wolkenvorming en het weer oplossen ervan

Met de leer over de wolken betreden we zonder twijfel een zeer geliefd gebied van de meteorologie, want de vormen vertonen indrukwekkende kenmerken die het de waarnemer mogelijk maken veel voorspellingen te doen.

De volgende voorbeelden maken het begin wellicht wat makkelijk:
op een zonnige morgen klimmen we na een langere beklimming op een alpentop. De zon heeft net het wolkendek doen oplossen, terwijl beneden ons nog een dicht wolkendek ligt, die uiteindelijk door directe warmtestraling omhoog getild wordt. Wij staan op het topje en kunnen nu waarnemen hoe zich door de wind bewogen wolkenflarden in het zonlicht in het niets oplossen. Langzamerhand wordt hierdoor de blik in het dal vrij en ook de aangrenzende bergen worden uiteindelijk zichtbaar. Maar waarheen is het meegevoerde water van de wolken verdampt.
Nu moeten we het begrip ‘dauwpunt‘ gaan bespreken. Wie kent niet het voorbeeld van de koude en de verwarmde badkamer! Wanneer ik namelijk in  een koude ruimte een douche neem, sta ik even later in een damp. Alle harde voorwerpen zoals de spiegel, de tegels en armaturen zijn beslagen. Gebruik ik een warme ruimte, dan is er veel minder condens. Wat betekent dat?

Warme lucht neemt meer vocht op. Het dauwpunt krijg je als een temperatuur de relatieve luchtvochtigheid van ongeveer 100 procent bereikt en iedere temperatuur heeft zijn dauwpunt. Zo zal een kubieke meter lucht bij -10 maar 2,4 gram waterdamp opnemen, bij + 20 is dat 9,4 gram. Daalt de verzadigingstemperatuur, dan ontstaat waterdamp en in de onderste luchtlagen worden dauw en nevel zichtbaar en in de bovenlagen wolken. Wordt die temperatuur hoger dan lossen mist en wolken weer op.
Wolken zijn net als mist dichte verzamelingen van zeer kleine druppeltjes die zich door afkoeling bij het opstijgen vervluchtigd hebben en die door hun geringe afmeting zweven, door de breking van het licht aan ons oog wit en oplichtend zichtbaar worden. Als druppels kunnen ze zoveel dichter worden, dat ze steeds groter en zwaarder worden, tot ze tenslotte zo zwaar zijn, dat ze door de stroming van de lucht net meer kunnen zweven, maar als neerslag naar beneden komen.

Nu weten we ook dat bij een lagedrukgebied het weer als regel slecht wordt, bij een hogedrukgebied op z’n minst even een poosje mooi. Hoe komt dat?
Bij een opstijgende luchtkolom (lage druk) wordt de lucht afgekoeld, daardoor ontstaan er wolken en uiteindelijk neerslag.
Het omgekeerde vindt plaats bij de neergaande luchtkolom, de hogedruk: hier stijgt de temperatuur en de wolken lossen op. Alleen op grotere hoogten leidt de krachtige zonestraalinwerking ertoe dat er cumuluswolken ontstaan.

Zoals Goethe dit proces beschrijft, horen we van Eckermann in een brief van 22.03.1824:
‘Goethe sprak heel veel over het stijgen en dalen van de barometer die hij de ‘waterbevestiging’ en ‘waterontkenning’ noemde (Wasserbejahung, Wasserverneinung). Hij had het over in- en uitademen van de aarde volgens eeuwige wetten, over een mogelijke zondvloed bij voortdurende waterbevestiging…[8]

Dat zou betekenen:

hoog                                         oplossen van wolken             waterbevestiging
laag                                          vormen van wolken               waterontkenning

Op dit tijdstip wordt wel duidelijk dat deze lesstof kennis van natuurkundige processen vereist. Luchtdruk, luchttemperatuur alsook dauwpunt maken dat we de vorming van wolken pas dan kunnen begrijpen. Aan de andere kant hoeft de schoonheid van deze natuurprocessen niet voor de 8e-klasser verloren te gaan. Integendeel. Juist de blik voor de verborgen processen van geestelijke oerbeelden, geeft ons de mogelijkheid het onderwijs een kunstzinnig aanknopingspunt te geven.

Toen de Engelse meteoroloog en farmaceut Luke Howard (1772)-1864) zijn wolkenleer gepubliceerd had, was Goethe daar zo door geroerd, dat hij voor hem, om hem te eren, een trilogiedichtte: ‘

‘Darum danket mein beflügelt Lied
Dem Mann, der Wolken unterschied….'[9]

Bij deze trilogie horen ook de strofen over de vier klassieke wolkenvormen die ook hier moeten klinken, omdat ze een voortreffelijk begin vormen van een eerste wolkenleer.

Stratus

Wenn von dem stillen Wasserspiegel-Plan
Ein Nebel hebt den flachen Teppich an,
Der Mond, dem Wallen des Erscheins vereint,
Als ein Gespenst, Gespenster bildend, scheint,
Dann sind wir alle, das gestehn wir nur,
Erquickt, erfreute Kinder, o Natur!

Dann hebt sich’s wohl am Berge, sammelnd breit
An Streife Streifen; so umdüstert’s weit
Die Mittelhöhe, beidem gleich geneigt,
Ob’s fallend wässert, oder lustig steigt.

Inderdaad: stratusvormen ontstaan hoofdzakelijk ’s nachts en ’s morgens. Wat als mist in de onderste luchtlagen zichtbaar wordt, ontwikkelt zich als wolk op grotere hoogte: gelijkmatig, verticaal niet erg groots, op zich vormloos en hangend. Stratuswolken komen tot ontwikkeling waar vochtige lucht opstijgt.

Cumulus

Und wenn darauf zu höhrer Atmosphäre
Der tüchtige Gehalt berufen wäre,
Steht Wolke hoch, zum herrlichsten geballt.
Verkündet, festgebildet, Machtgewalt,
Und, was ihr fürchtet und auch wohl erlebt,
Wie’s oben drohet, so es unten bebt.

Het zijn de wolken van midden op de dag, wanneer het licht en de warmte het grootst zijn. Goethe: ‘Dit zijn nu die prachtige verschijnselen die eigenlijk pas de naam wolk verdienen.'[10]

Dan op een andere plaats: ‘ De cumulus neemt het middengebied in, daarin wordt eigenlijk de strijd voorbereid of de hogere lucht of de aarde de overwinning gaat behalen. Dit gebied heeft de eigenschap dat het weliswaar veel vocht op kan nemen, alleen niet in een volledige oplossing.'[11]

Cirrus

Doch immer höher steigt der edle Drang!
Erlösung ist ein himmlisch leichter Zwang.
Ein Aufgehauftes, flockig lost sich’s auf,
Wie Schaflein trippelnd, leicht gekammt zu Hauf.
So fliefit zuletzt, was unten leicht entstand,
Dem Vater oben still in Schoss und Hand.

Omdat er op grote hoogte voortdurende luchtbewegingen zijn, gaan ook daar steeds weer vochtige luchtmassa’s omhoog. Hier worden ze echter ook sterk blootgesteld aan de invloed van de zonnestraling: het water verdampt weer – en condenseert meteen door de lage temperaturen. Er zal boven de cumuluswolk in veel gevallen een fijne mist worden gevormd die voornamelijk uit fijn verdeelde ijskristallen bestaat.
Cirruswolken verplaatsen zich onder invloed van de hoge snelle stromingen meestal ook sneller dan de cumuluswolken, ze gaan voorop. Dit kan je vooral ’s avonds waarnemen en voor de voorspelling is dat van groot belang. Cirruswolken zijn vooral avondwolken.

Wolkenschets van Goethe. Aan de achterkant eigenhandig gedateerd: 10 mei 1816. Boven de oostelijke bergen bij Jena. G

Nimbus

Nun lasst auch niederwärts, durch Erdgewalt
Herabgezogen, was sich hoch geballt,
In Donnerwettern wütend sich ergehn,
Heerscharen gleich entrollen und verwehn!
Der Erde tätig-leidendes Geschick! –
Doch mit dem Bilde hebet euren Bliek:
Die Rede geht herab, denn sie beschreibt;
Der Geist will aufwärts, wo er ewig bleibt.

Nimbuswolken zijn regenwolken en met hen met elke dag rekening worden gehouden, wanneer, zoals het Goethe het formuleert, de aardekrachten er met de overwinning vandoor gaan: ‘Als het onderste gebied wint dat geneigd is de grootste vochtigheid naar zich toe te trekken en voelbare druppels te produceren, dan zakt de horizontale basis van de cumulus, de wolk wordt tot stratus, ze hangt en trekt gelaagd verder en eindelijk valt ze dan in regen naar beneden; samen heet dat nimbus.'[12]

Dergelijke wolken worden wanneer ze dalen weer min of meer vormloos. Wanneer ze uiteindelijk regen brengen, hangt van verschillende factoren af. We kennen allemaal dagen  wanneer de hemel schuilgaat achter een heel dicht wolkendek en het ondanks dat, toch niet regent. De condenskernen van de druppeltjes kunnen door de stromingen in de wolk zelf vastgehouden worden, omdat er geen hoger hangende wolken zijn. Zijn er echter ijswolken die heel kleine kristallen laten vallen, dan veroorzaken deze in de diepere lagen een plotselinge afkoeling en dan hebben we plotseling een wolkbreuk.

Nu kan er gesproken worden over dauw, rijp, hagel en stofhagel.
Veel volkse uitspraken kunnen daarbij helpen. [13]

Dat tegenwoordig de vier klassieke wolkensoorten voor de moderne meteorologie niet voldoende zijn, hoeft helemaal niet weggelaten te worden. Internationaal zijn er 10 wolkensoorten geclassificeerd. *

Weersgesteldheid en prognose

Nu volgen een paar voorbeelden, want er zijn verschijnselen aan de hand waarvan zich weersveranderingen laten voorspellen>

Stromingen op grote hoogte: veerwolken (cirrus)  zijn voorboden van wat er met het weer gaat gebeuren en moeten altijd aandachtig waargenomen worden. Wanneer dergelijke wolken zich in de namiddag of de avond als draden in de lengte gaan vertonen, betekent dit dat er op grotere hoogten een krachtige luchtstroom aanwezig is en daardoor een verandering in het weer over een groot gebied. Als de stroming westelijk is, betekent dat een min of meer snelle nadering van een warmtefront met regen.
Ook moet je goed kijken naar de trekrichting: ‘Als regel wordt het op de plaats van de waarneming alleen maar slecht weer, wanneer de veerwolken de trekrichting van de middelhoge of de lagere stratus- of stapelwolken doorsnijden…..een weersverandering  komt er niet, wanneer de stroming over de grond en hoger in dezelfde richting samen of tegen elkaar in, wegtrekken. [15]
Hier geldt de vuistregel: De hoogtestroming bepaalt de ontwikkeling van het weer.

Cumuluswolken:
De kleinere, in de loop van de ochtend zich weer oplossende stapelwolk vormt een bestendiging voor een overheersende toestand van mooi weer. Toenemende warmte doet de vochtopnamecapaciteit van de lucht toenemen (‘waterbevestiging’). Pas de gelijkblijvende stapelwolk met toenemende rafelrand aan de bovenkant, voorafgegaan door een snel groter worden in de hoogte, duidt op onweer.

Stratuswolken
Nu moet je erg op de windrichting letten: vooral wind die uit het westen komt brengt ons de stratuswolk, de oostenwind meestal de cumulus. Wanneer de hoge bewolking sluierachtig daalt en het tot de vorming van grijze stratuswolken komt, houdt dit een kouder worden van de lucht in en het condenseren van de luchtvochtigheid (‘waterontkenning’). Dit echter zijn duidelijke tekens voor het begin van slecht weer, op z’n laatst de volgende dag.

Nimbuswolken
Hoe heftiger de regen naar beneden komt en hoe groter de druppels, des te korter duurt het. Verder trekkende, laaghangende bewolking na aanhoudende regen wijzen niet op een weersverandering: de lucht erachter is vochtig en koud en is niet in staat de wolken op te lossen.

Nog meer punten om op te letten bij het voorspellen, kunnen hier alleen maar aangestipt worden:

Als regel komen luchtbewegingen bij mooi weer ’s avonds tot rust. Wakkert de wind daarentegen op deze tijd aan, dan kun je een verandering verwachten. Vooral het draaien naar het zuiden tot het noordwesten doet onbestendig, naar regen neigend weer vermoeden. –

Ook kleurrijke schemeringsverschijnselen en een blauwe hemel zijn indicaties voor voorspellingen. Zo is bijv. extreem donkerblauw, gepaard gaand met een bijna meer dan helder zicht, een teken van een labiele weerstoestand omdat de lucht op dat ogenblik weinig vertroebelingsdeeltjes (water) bevat, wat een impuls tot evenwicht oproept. De plotselinge weersverslechtering met storm en neerslag blijft meestal niet uit.
Als we een keer na zonsondergang onderweg zijn, kun je de vraag stellen naar de nachtelijke aanwijzingen: een blinken en fonkelen van sterren duidt nl. op turbulente processen in de aardatmosfeer. Na een periode van mooi weer wijst dit op een omschakeling in de lucht die vaak slecht zicht tot gevolg heeft. Rustig sterrenlicht en goed zicht wijzen op een stabiele toestand die in koudere jaargetijden tot vorst leidt.

Tot slot van de opsomming kan ook de vraag naar de kosmische aanwijzingen behandeld worden. De meeste meteorologische boeken trekken de invloed van de maan op het water niet in twijfel, maar wijzen er tegelijkertijd op dat de directe invloed van de maan op het weer tot nu toe niet ondubbelzinnig kon worden bewezen'[16]

In zijn laatste voordracht voor de werknemers aan het Goetheanum spreekt Rudolf Steiner over het weer over een langere periode en hoe dat ontstaat, o.a. over zonnevlekken, maanknopen en de loop van Venus. Dat is allemaal, zoals hij uitlegt, niet zonder invloed, maar voor de gewone waarnemer vermengt zich dat allemaal: ‘Maar er zijn zoveel dingen waar het weer van afhangt, dat men dit niet meer kan overzien….-het wordt te gecompliceerd, omdat het zo door elkaar loopt.'[17]
Goethe wilde onaardse invloeden van het weer helemaal niet onderzoeken, omdat deze, in tegenstelling tot de aardse invloed, volgens hem, niet tot heldere uitspraken leiden: ‘Voor wie ernstig bezig is, blijft niets anders over dan dat hij tot het besluit moet komen dat hij maar ergens in het midden moet gaan zitten en dan maar kijken en zoeken hoe hij de rest vanuit de periferie kan behandelen.'[18]
Dit standpunt van Goethe voor de leer van het weer is tegelijkertijd ook onze eigen methodische instap in dit vak: de waarnemende mens vormt het middelpunt, die wat er in de natuur gebeurt, leert verbinden met fysische wetten. Het weer is gecompliceerd, maar voor de 8e-klasser een passende uitdaging die ze midden in het leven doet staan. ‘Het hele onderwijs moet kennis van het leven opleveren’ (Lebenskunde muss aller Unterricht geben)**. Met deze woorden heeft Rudolf Steiner in het voorjaar van 1919, nog voor de vrijeschool er was, de opdracht van een moderne opvoeding beschreven en het onderwijs opgevat als ‘een kennen van het leven’, het is het motief van de vrijeschoolpedagogie geworden.
De weerswetmatigheden gelden voor de hele aardbol. Daardoor ontstaat de mogelijkheid een brug te slaan naar de aardrijkskunde.
Met het voorbeeld van een meteorologische vergelijking tussen Oost en West eindigt het artikel over de meteorologie.

Moessons en weerfronten

Onvergetelijk blijft voor iedere Europese reiziger die naar Oost-Azië reist de werking van de moesson in de periode van grote hitte, wanneer de regen a.h.w. door geopende sluizen naar beneden komt. Deze gebeurtenis is met niets in Europa te vergelijken! Maar de meeste reizigers weten nauwelijks, dat ze te maken hebben met periodiek wisselende hoge- en lagedrukwerkingen, alleen zijn die reusachtig groot geworden.
Wat wij voor het verschil van opwarming van land en zee binnen 24 uur in het klein hebben geleerd, vind je op onze aardbol gespiegeld in het groot en voltrekt zich in jaarritmen. [19].
Oost-Azië kent twee vormen van moesson, de zomer- en de wintermoesson, vergelijkbaar met een in- en uitademing van een heel continent. Dit wordt hieronder in het kort uitgelegd:

In het voorjaar wordt over het binnenland van Azië de lucht door de bodemverwarming omhoog gestuwd, dit des te sterker, naarmate de ondergrond warmer wordt. Boven Centraal-Azië ontstaat dus een krachtige, naar omhoog wervelende luchtkolom. Vanaf de zeeën die om het zuiden en het oosten van Azië stromen, komen de onderste luchtlagen in beweging en volgen de zuigstroom die ze naar Centraal-Azië ‘slurpt’. Er ontstaat wind vanaf zee. Het water van die zeeën wordt onstuimig, de lucht zuigt zich sterk vol met waterdampen. Nu kunnen de steeds groter wordende wolken die een wilde reis naar Centraal-Azië beginnen, enorme watermassa’s vasthouden.
In de herfst draait de moessonwind en blaast nu uit de tegenovergestelde richting, want de woeste, steenachtige gebieden van Hoog-Azië koelen nu veel sneller en heftiger af dan de warme zee daaromheen. De koude, zware lucht stroomt nu uit dit ijzig koude gebied van Hoog-Azië naar de warme zeeën. De wintermoesson  brengt koelte en droogte en het stof van de Gobi-woestijn die alle belangrijke voedingszouten bevat en alleen maar begoten hoeven te worden om goede oogsten te krijgen.

Een van de eerste onderzoekers van Oost-Azië die zich met de moessons bezighield, was Ferdinand von Richthoven (1833-1905), wiens eerste reis naar China in 1867 die hij in opdracht van de Pruisische regering maakte, door zijn eigen onwetendheid over de gevolgen van de moesson, letterlijk ‘in het water viel,’
Het volgende jaar maakte hij deze fout echter goed door de moessonwolken steeds voor te blijven en voor zijn onderzoekswerk vond hij ideale omstandigheden. Later schreef hij in zijn boek: ‘China. Resultaten van eigen reizen en de daarop gebaseerde studies.’ [20]:
‘Het land is zo groot en strekt zich door zoveel klimaatzones uit, dat je iedere tijd van het jaar kan benutten om de reis te maken zonder regen, wanneer je de streken goed uitzoekt. Dit voordeel is een wezenlijk gevolg van de buitengewone regelmaat waarmee de periodieke verandering van het jaargetijde en de regen in China plaatsvindt en dat zou nauwelijks weleens in een ander land op dezelfde manier aan de hand kunnen zijn.’

Als je de geweldige regens van de zomermoesson, en ook de stof- en zandstormen van de wintermoesson indrukwekkend hebt beschreven, dan heb je als leerkracht een goede gelegenheid om het ritmische jaarverloop van de Aziatische mens en zijn cultuur beleefbaar te maken. De Europeanen zijn deze weersverschijnselen vreemd. Zomer- en wintermoesson hebben zo’n kracht dat ze alle andere windsystemen opheffen of opslokken.

Heel anders zijn de weersverhoudingen op het tegenovergestelde noordelijke halfrond. Noord-Amerika heeft geen moesson. Het is het continent van de weerfronten. Op onze Europese breedte is het weer in de eerste plaats een vereffening tussen warme en koude lucht. Koude lucht heeft de neiging zich op bodemhoogte uit te breiden, warme lucht daarentegen streeft naar omhoog: ‘Daar bij het naderbij komen van een koufront de warme lucht omhoog gaat en bij de nadering van een warmtefront de warme lucht langs de koude lucht stroomt, gaan beide weerstoestanden gepaard met de vorming van wolken en in de meeste gevallen met het ontstaan van regen.'[21].
Het eigenlijke front ligt tussen warme en koude lucht in. Nu is het interessant te zien dat dergelijke warme en koude luchtmassa’s in Europa als regel maar langzaam van karakter veranderen. In Noord-Amerika verloopt dit ‘naast elkaar’ echter veel dramatischer, vooral omdat er geen beschermende bergen in oost-westelijke richting lopen. In tegendeel: de steile, noord-zuid lopende bergen vormen juist openingen voor de polaire stromingen’, zoals de meteorologische onderzoeker H. von Ficker [22] geformujleerd heeft. Wat is daarvan het gevolg voor mens en landschap?

Tussen twee polariteiten vindt een voortdurende uitwisseling plaats. ‘Koude golven en warme golven’ (cold and hot waves) staan voortdurend tegenover elkaar en maken langer durend weer onmogelijk. Temperatuurschommelingen van 30 graden van de ene op de andere dag zijn niets ongewoons. In de ‘plains’, het vlakke land, gaat de koude, stormachtige luchtval dikwijls met sneewuval gepaard, ze worden ‘blizzards’ genoemd. Juist een dergelijke koudeval heeft grote gevolgen, omdat die tot Florida en de Golf van Mexico kan komen en planten en kudden kan doen bevriezen. Dit alles behoort bij de ‘nothers’, zoals deze koude-invallen in Amerika worden genoemd. Omgekeerd kunnen warme luchtstromen nog in oktober (‘Indian Summer’) ver tot in Canada komen, die ook ’s nachts niet afkoelen, omdat de zware vochtigheid van de lucht de nachtelijke uitstraling verhindert.
De voortdurende wisselwerking van hitte en vorst, droogte en vochtigheid heeft zijn stempel gedrukt op het aangezicht van het continent. Pas wanneer dergelijke samenhangen worden opgemerkt, worden bijv. de reusachtige hoeveelheden steen ten oosten van de Rocky Mountains begrijpelijk, alsmede de overal sterke erosiewerking. Vele gebergten zijn in de loop van eonen tot hun kristalkern blootgelegd, wat uiteindelijk aan het grandioze landschap van Monument Valley zo indrukwekkend is te zien. Materie laat in Noord-Amerika dikwijls zonder meer haar gezicht zien.

Dit kan een 8e-klasser alleen begrijpen wanneer er vakoverschrijdende samenhangen worden gemaakt, De volgorde van de perioden

natuurkunde               →         meteorologie          →         aardrijkskunde

geeft ons de mogelijkheid verder te gaan dan de vertrouwde Europese omstandigheden; weerskundige verschijnselen worden verdiept en belangrijke verschillen tussen twee zo aan elkaar tegengestelde continenten in hun spanningsverhouding getoond.
Tot slot wordt het volgende voorstel gedaan:

De natuurkunde kan via de aeromechanica uitmonden in meteorologie die net langer dan twee weken duurt en dan voortgezet wordt met een geografische vergelijking van Oost-Azië en Noord-Amerika, waarbij dan ook andere samenhangen van beide werelddelen goed kunnen aansluiten.

Noten:
1. Cotta’sche Goetheausgabe 1960, Bd. 20, S. 776.
2 a.a.O., S. 889.
3. Zu beziehen: z.Zt. z. B. Versandhaus Paul Schrader & Co., 28182 Bremen.
4 GA 295, S. 167.   vertaald/153
5 H. J. Press: »Spiel, das Wissen schafft«.
6 Cotta, S. 931.
7 Hanna Reitsch: »Fliegen mein Leben«, 1951.
8 Cotta, S. 904.
9 Cotta, S. 814.
10 Cotta, S. 783.
11 Cotta, S. 809.
12 Cotta, S. 809.
13 Günter D. Roth: Wetterkunde für alle, 1977. BLV München.
14 Deutscher Wetterdienst, Seewetteramt Plamburg – Wetterkundliche Lehrmittel.
15 G. D. Roth, S. 52 f.
16 G. D. Roth, S. 28.
17 GA 354, S. 180.
18 Cotta, S. 913.
19 H. J. Flechtner: Du und das Wetter, 1940, S. 127.
20 Band I, Berlin 1877.
21 G. D. Roth, S. 188.
22 H..v.Ficker: Wetter und Wetterentwicklung (Bd.15) Berlin 1972>

*’Kunde’ is kennis, maar ook het vermogen om..’Uit de vele voordrachten waarin dit ter sprake komt, gaat het Steiner er altijd om dat het kind van nu, later als volwassene ‘goed in de wereld staat’; weet heeft van allerlei, maar ook weet te leven. Dat is m.i. ‘kunde’. (phaw)

.

Giselher Wulff, Erziehungskunst jrg. 58, 7/8-1994
.

Nog een artikel over het weer in klas 8

Een mooi artikel over wolken in poëzie en schilderkunst

.

8e klas

.

8e klas natuurkundealle artikelen

8e klasalle artikelen

natuurkundealle artikelen

.

1663

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

VRIJESCHOOL – 8e klas – natuurkunde (1-2)

.

De Duitse vrijeschoolleerkracht Walter Kraul schreef in Erziehungskunst* enkele brieven aan een jongere collega over de opzet van de natuurkundeperiode in de 8e klas:

EEN VOORSTEL VOOR DE NATUURKUNDEPERIODE IN DE 8E KLAS (2)

Beste collega!

In het februarinummer van dit tijdschrift* was ik begonnen je te laten zien hoe je de natuurkundeperiode in de 8e klas kan doen.
Daarbij kwam de hydrostatica, de aerostatica en de hydrodynamica aan de orde vanuit het gezichtspunt dat ook in de natuurkunde niet alles simpelweg te doorzien is en berekenbaar, dat er ook hierbij nog wonderen zijn.
Nu gaat het over aerodynamica, dus over de verschijnselen van de lucht in beweging.
Allereerst moet de vraag beantwoord worden waar de wind vandaan komt. Nee, die ontstaat niet door de draaiing van de aarde – hij draait met de aarde mee. Maar de draaiing van de aarde heeft wel een bepaalde invloed op de wind, maar daarover later.
We moeten eerst nog vaststellen dat er niet alleen maar horizontale winden waaien uit alle richtingen, maar ook dat er verticale, loodrechte winden zijn. En steeds worden ze veroorzaakt door de zon: een eiland in zee, een zomermorgen, goed weer, windstilte. De zon komt op, spoedig daarna voelen we een briesje van over zee waaien. De zon verwarmt het land, het zandstrand sneller dan het water rondom. Het warme zand verwarmt de lucht die erboven hangt. De warmte doet de lucht uitzetten, het wordt meer, maar ook lichter en die gaat omhoog: wind naarboven, boven het eiland! De eerste wolk wordt gevormd. Boven de grond van het eiland ontstaat natuurlijk geen luchtledige ruimte, lucht die in de buurt is, boven zee, stroomt naar het land: de zeebries. Maar er kan ook geen luchtberg ontstaan, in de hoogte stroomt de lucht weer naar beneden, verder weg, naar het water: een daalwind over het water in de tegenovergestelde richting, een hoogtestroming. Zo ontstaan de plaatselijke winden. Over de grote winden wil ik het in de weerkunde hebben.

opstijgende lucht boven het eiland overdag

’s Avonds draait overigens de kringloop om, dan stijgt de lucht boven het water en daalt boven het eiland. De wolken hangen nu boven water.

dalende lucht boven het eiland, ’s nachts

Opstijgende lucht vind je bij iedere berghelling waar de wind op staat, de loefzijde en daarachter, de lijzijde, waar de wind daalt. Achter de berg is eigenlijk een constante luchtlawine, zou je kunnen zeggen.
Grote vogels en zweefvliegers maken gebruik van deze opgaande winden, ze hebben geen motor in hun vliegtuig en ze zijn helemaal afhankelijk van deze wind. Het is hun om het even of ze gebruik maken van de zo net genoemde hellingwind of een thermisch opstijgende wind, die overigens niet alleen boven eenzame eilanden ontstaat.
Bij goed weer maken zich op verschillende plaatsen in het landschap steeds weer reuzegrote luchtzakken zich los van zand, rots en andere bodemplaatsen en stijgen op. De zweefvlieger noemt het ‘thermiek’. ’s Avonds tref je boven bossen en meren de omgekeerde thermiek aan. Als er gebieden zijn met stijgende lucht, zijn er natuurlijk ook gebieden met vallende lucht. Daar wil de zweefvlieger zo snel mogelijk doorheen zijn.

opstijgende lucht tegen een berghelling 

Ook in de lucht zijn er echte golven. Wanneer de wind over een bergketen waait en die gepasseerd is, zou je kunnen denken dat die dan rustig kan uitstromen over het land ervoor. Maar dat gebeurt niet altijd, eerst komt er nog geen einde aan het stromen in golven, die ebben maar langzaam weg. Onder de bergachtige luchtgolven liggen nu geen bergen meer en er vormen zich daaronder ‘rotoren’ van lucht, luchtwervelingen met een horizontale as, langwerpig gevormd. Merkwaardige wolken kondigen deze golven aan, daarover in de weerkunde.

  windgolven boven ‘rotoren’bergketen

In de lucht, in de wind bevinden zich veel kleinere wervelingen. Je zou eens moeten kijken hoe de sneeuw erbij ligt na een sneeuwstorm. Achter iedere hoek van een huis, achter iedere boom of obstakel ligt de sneeuw niet meer egaal gevallen, achter bergkammen zijn zelfs overhangden sneeuwmassa’s ontstaan. Die worden gevormd door wervelingen achter de kam. Daar blijven reusachtige sneeuwmassa’s liggen, aan de lijzijde. Een vuistregel is dat achter obstakels de wind tot over een afstand van dertig keer de hoogte van het obstakel wervelt.
Zeilers die aan de kust of op bergmeren zeilen, moeten de winden heel goed kennen. Ze weten dat vanaf middernacht tot zonsopgang uit de dalen een koude wind waait, want in deze tijd valt de koude bovenlucht langs de berghelling naar beneden in het dal. Aan de andere kant zuigen de dalen vanuit de vroege namiddag tot ’s avonds de lucht van over het meer weg, want nu schijnt de zon op de berghelling en verwarmt daar de lucht die dan opstijgt.
Tot zover over de beweeglijke lucht, over de wind. Daar weten vofels nog wel meer over te vertellen, maar hoe spelen zij het klaar om te vliegen? De dieren zijn weliswaar licht, maar toch zwaarder dan lucht. Hoe is het mogelijk dat vliegtuigen vliegen? Niet zo elegant als vogels en gedeeltelijk met heel veel kracht, maar ze vliegen. Dat doet je ook wel denken aan de vlieger die aan een touw vastgehouden in de stromende lucht staat als een surfer: de lucht drukt de schuinstaande vlieger naar omhoog en spant het vliegertouw. Heel eenvoudig te begrijpen. Een vliegtuig hang aan geen enkel touw, het veroorzaakt zelf de wind wanneer het door de motoren met de propellers of de straalpijpen naar voren wordt gezogen. Vergelijk: waterskiërs. Ja, de vleugel van ieder vliegtuig staat iets schuin t.o.v. de luchtstroom, dit heet de invalshoek.
Nu komt er bij iedere vliegtuigvleugel en bij iedere vogel nog iets bij, wat met het dragen helpt: de vleugel heeft ‘stroomlijnvorm’ (vanvoren rond, achter spits) en is iets gebogen. Altijd is een vleugel vanonder hol gewelfd en vanboven zit er een verhoging. Draagvleugels van grote vliegtuigen hebben ook aan de onderkant een convexe welving die in ieder geval daar wel minder is dan boven. Invalshoek in verbinding met de vleugelwelving en de benodigde wind, d.w.z. de snelheid van het vliegtuig veroorzaken het opstijgen dat het vliegruig draagt.

profiel van een draagvleugel

Een kleine proef: we nemen twee ansichtkaarten en maken er bij elk aan de korte kant een vouw in die we wat rond maken en hangen beide over een potlood met de ronde vouwen naar elkaar toe. Nu blazen we tussen de welving. Nu zou je denken dat de kaartten van elkaar worden geblazen; nu ze worden samengedrukt. Omdat er iets anders gebeurt dan je denkt, wordt deze proef wel de ‘aerodynamische paradox’ genoemd. Die laat ons de dynamische stijgkracht zien bij een vleugel door de vleugelwelving.


Dan moet nog gezegd dat de piloot door het hoogteroer de invalshoek van zijn vliegtuig kan veranderen. Minder invalshoek heeft tot gevolg minder opstijgende kracht en het vliegtuig moet sneller vliegen om in de lucht te kunnen blijven en omgekeerd.
Er schijnt een moeder te zijn geweest die tegen haar zoon die piloot was geworden, bij het afscheid nemen zei: ‘Vlieg niet te hoog en niet te snel!’ Dat was een goed bedoelde, maar slechte raad. Waarom? Hoogte betekent voor een piloot zekerheid, wanneer er iets gebeurt, kan hij toch nog reageren; en net zo is snelheid zekerheid, die draag uiteindelijk het vliegtuig.
Wanneer de piloot het hoogteroer bedient, wordt de invalshoek van het vliegtuig groter, het vliegtuig vliegt langzamer. Dat gaat zolang goed als de luchtstroom laminair (parallel ) loopt met de vleugel. Bij een te grote invalshoek wordt de stroming bij de vliegtuigvleugel snel minder en er ontstaat turbulentie, zoals we bij de kraan zagen (in deel 1). Het vliegtuig heeft op dat ogenblik geen opstijgende kracht meer en daalt, naar voren neigend. Wanneer dat gebeurt wanneer het hoog genoeg vliegt, is dat niet erg, het vliegtuig neemt weer wat vaart en vliegt iets lager, verder.
Dan moet nog vermeld worden dat men alle snelle voertuigen, zoalas vliegtuigen ‘gestroomlijnd’ maakt. Waarom? Bij hoge snelheden biedt de schijnbaar zo ijle lucht een enorme weerstand. Die vraagt meer motorvermogen en dat wil men sparen. Het al genoemde stroomlijnlichaam die in het water geen wervelingen veroorzaakt, heeft bijna geen luchtweerstand. Vandaar dat men deze als draagvleugeldoorsnee neemt. Op die manier kan men niet altijd voertuigen bouwen. Een vrachtwagen bijv. heeft achter simpelweg een platte, grote kant. Achter deze kant echter zijn er wervelingen die weliswaar motorvermogen gebruiken, maar ze veroorzaken rukwind, bijv. voor een fietser die erachter rijdt. Aan de voorkant, bovenop de cabine, heeft men bij vrachtwagens dikwijls een schild geplaatst dat de luchtstroom moet leiden en dat spaart energie. – Dergelijke maatregelen betalen zich uit, want de luchtweerstand neemt toe met het kwadraat van de snelheid. Dat betekent dat de luchtweerstand bij een dubbele snelheid vier keer zo groot is en bij een drie keer hogere snelheid negen keer, vier keer zo hoog: zestien keer enz.
Er zijn ook situaties waarbij men de luchtweerstand opzoekt. Dat is zo, bijv. bij de parachute. Die heeft een vorm die de grootste luchtweerstand oplevert: een open holle kegel. Merkwaardigerwijs is de luchtweerstand van een parachute nog groter, wanneer er gaten in zitten: gaten veroorzaken luchtwervelingen en die remmen.
Dan hebben we nog de windmeter die uit vier halve bollen bestaat. Die wordt dus gebruikt om de snelheid van de wind te meten. Die kun je relatief makkelijk zelf bouwen van twee halve tafeltennisballen.
Ik heb eens een fietswiel gezien, i.p.v. een band waren aan de velg alleen maar trechters bevestigd. Een holle bol (of een trechter) heeft nu eenmaal aan de holle kant meer luchtweerstand dan aan de andere kant. Daarom draaien deze apparaten in de wind. Bij windmolens is het anders, die hebben hun assen op de wind en de wieken hebben invalshoeken waar de lucht vat op heeft. Propellers zijn volgens het zelfde principe ontworpen, ze worden door een motor aangedreven en maken zich meester van de lucht.
En het zeil? Ja, hier maakt men ook gebruik van de luchtweerstand, maar van nog meer. De wind blaast in het zeil en doet het bollen. Is dat niet net zoals bij een vleugel? Ja, dat is zo. En daarom kan een zeilschip niet recht tegen de wind in gestuurd worden, maar wel ‘sterk aan de wind’ varen:

het bolle zeil trekt schuin naar voren

Alleen als de koers ‘wind mee’ is, wordt de zuivere luchtweerstand met de spinnaker benut.

Tabel van de windsterkte van Beaufort (Bft)

Het laatste hoofdstuk is de weerkunde of meteorologie**. De in het leerplan genoemde klimaatkunde is inbegrepen. Hier hebben we te maken met luchtstromingen, maar tegelijkertijd ook met water in de vorm van verdampend water, waterdamp. We moesten eerst maar eens naar het water vanuit dit gezichtspunt kijken.
Water is, normaal gesproken, vloeibaar tussen 0 en 100º.  Overigens houdt het water zich hier niet aan onze thermometer, maar onze thermometer is afgestemd op het water. De temperatuur waarbij het vriest, heeft men 0º Celcius genoemd en de temperatuur waarbij het water kookt, verdampt 100º. Het water heeft men op zeespiegelhoogte laten koken, op grotere hoogte kookt het eerder. Ook een methode om de hoogte boven NAP te meten; die werd tijdens expedities gebruikt: men stelde de temperatuur van het kokende water vast en trok daarop de conclusie over hoe hoog men zat.
Onder 0º is er (van geringe onderkoeling afgezien) geen vloeibaar water, alleen ijs. Boven de 100º is er geen vloeibaar water (behalve in een hogedrukketel), alleen waterdamp. Zo simpel blijft het niet, water kan ook onder de 100º verdampen, ja zelfs sneeuw kan verdampen. Omdat er op de wereld overal water is, is de lucht steeds gevuld met waterdamp, onzichtbaar. Weliswaar bestaat er drogere en vochtigere lucht, er zijn ook apparaten waarmee je de luchtvochtigheid kan meten, ‘hygrometers’ worden ze genoemd. De eenvoudigste bestaan uit een langere haar. Haar zet namelijk uit wanneer het in vochtige lucht is en in droge lucht trekt het zich samen. Een wijzer geeft de uitzetting en krimp aan op een schaal, een mechaniekje helpt daarbij volgens de wet van de hefboom.

Het is voor de lucht niet mogelijk steeds evenveel vocht op te nemen: warme lucht neemt meer onzichtbare waterdamp op, koude lucht minder. Deze zin is voor het begrijpen van het weer buitengewoon belangrijk. Om het nog preciezer te begrijpen, is hier een curve getekend die de samenhang tussen maximale luchtvochtigheid in g per men de temperatuur van de lucht aangeeft. De curve heet ook wel de ‘verzadigingscurve’. Deze geeft aan, met hoeveel waterdamp de lucht bij een bepaalde temperatuur verzadigd is met water. De lucht kan minder water bevatten, maar niet meer.

watergehalte van de lucht bij verzadiging

Droge lucht maakt neus, mond en keel droog, ze is ongezond. Daarom zetten we vaak verdampingsbakjes op verwarmingen om de lucht vochtiger te maken. Te vochtige lucht is benauwde, zwoele lucht, zoals in de kassen, je ruikt letterlijk het water en je transpireert erg.
Wat gebeurt er nu, wanneer vochtige lucht afkoelt? Dan komt de temperatuur op een punt waarbij de lucht verzadigd is, men spreekt dan van ‘dauwpunt’. Want wanneer de lucht verder afkoelt, bijv. ’s nachts, kan het water erin niet meer als damp blijven bestaan, het moet vloeibaar worden. Dan worden aan kleine stofdeeltjes neveldruppeltjes gevormd en op de grashalmen zit dauw. Een prachtig natuurverschijnsel dat met name in de herfst te bewonderen valt, wanneer het weer kouder wordt. In de warme zomer kan de lucht het verdampte water dragen, in de koele herfst niet meer, in de lager gelegen delen ontstaat de nevel. – De overgang van het water uit een vloeibare toestand in gasvorming onder het kookpunt, dus onder de 100º, noemt men overigens heel eenvoudig ‘verdampen’. De omgekeerde overgang, van gasvormig, onzichtbaar water naar zichtbaar vloeibaar heet ‘condenseren’. Iedere damp en iedere nevel is in fijne druppeltjes gecondenseerd water.
Vochtige lucht kan ook nog anders afkoelen dan door de herfst of de avond: opstijgende lucht zet uit, omdat met de hoogte de luchtdruk afneemt en daarbij wordt de lucht kouder. Opstijgende lucht wordt koud. Natuurlijk neemt ze het water dat erin zit, de onzichtbare waterdamp, mee. Op een bepaalde hoogte is de lucht zo koud geworden, dat het water geen gas meer kan blijven, dan is het dauwpunt bereikt, het water condenseert en er ontstaat een wolk.
De mooiweerwolken, wit aan een blauwe hemel, zijn door thermiek ontstaan en bevinden zich allemaal op één hoogte: de donkere onderrand is bij alle wolken even hoog boven land. Dat noemt men de wolkenbasis, daarin ligt het dauwpunt. Dus een regel: in opstijgende lucht worden wolken gevormd. Ook de tegenovergestelde regel geldt: in dalende lucht worden wolken opgelost. Daarom hangen er overdag boven het eiland in zee wolken, ’s nachts zijn ze boven de zee te zien. Er ontstaan ook wolken in de wind die tegen de berghelling waait. In de wind vanaf de berg lossen die weer op. Daarom het bekende verschijnsel dat bij  wind over de toppen de wolken als een soort muts blijven hangen en niet verder geblazen worden. Deze wolken worden aan de loefzijde steeds opnieuw gevormd en lossen aan de lijzijde steeds weer op. Het is een soort doorgaande wolk, water en lucht trekken erdoorheen, maar de wolk zelf staat op die plaats stil, steeds met nieuw materiaal. Zoals staande golven in een beek. Af en toe staan zulke wolken boven onzichtbare bergen, boven de al genoemde rotoren.
Wanneer de wolken te zwaar worden, regenen ze leeg. Vaak kun je de neervallende bui uit een wolk al boven het landschap zien. Meestal staat deze door de wind schuin. Vaak verdampt de vallende regen in de lucht al weer, vooral boven woestijngebieden is dat het geval, dan bereikt de regen de grond helemaal niet.
Nu de föhn: dat is een zuidenwind. Die waait over de Alpen, dan is het in Italië, aan de zuidelijke rand van de Alpen behoorlijk regenweer door de opstijgende warme lucht die verzadigd van de Middellandse Zee komt. In stromen valt de regen tot aan de hoofdkam. Bij de overgang van het water van waterdamp naar wolk, naar de waterdruppels, komt echter warmte vrij, die het water in zuidelijke gebieden deed verdampen. Die warmt de lucht op die naar het noorden over de Alpen trekt. Daar daalt ze weer en wordt daardoor nog een keer warm, wolken lossen op, in het noordelijke voor-Alpenland is het mooi, helder, warm föhnweer, dat sommige mensen niet verdragen.
Deze warme föhnlucht stoot echter ergens een keer op koude lucht van de Poolzee. Merkwaardigerwijs vermengen deze luchtmassa’s zich niet zo maar. Er wordt een draaiing gevormd, waarbij de koude en warme lucht elkaar proberen te ‘vangen’. De wervelingen draaien op het noordelijk halfrond van de aarde steeds tegen de wijzers van de klok in, op het zuidelijk halfrond andersom. Dat komt door de draaiing van de aarde. De grote wervelingen heten ‘cyclonen‘.

‘föhnmuur boven de Alpen

Deze cyclonen zijn lagedrukgebieden, de lucht, koud en warm, stroomt erin. Je kan ook zeggen, het zijn golfdalen in de luchtzee. De grote wind waait altijd van een hogedrukgebied, dus van een ‘luchtberg’ naar het lagedrukgebied. Die noem je, in tegenstelling tot de kleine, plaatselijke wind de ‘gradiëntwind‘.
De warme en koude lucht botsen niet op elkaar, ze draaien om elkaar heen. Wie wint dat draaien? De koude lucht, die is zwaarder en blijft daardoor aan de grond, de warme lucht geeft toe en stijgt op. Beide luchtsoorten vormen een front. Er is dus een ‘warmeluchtfront’ en een ‘koude luchtfront’. Het laatste haalt in de loop van de tijd het eerste in, omdat deze omhoogstijgt. Die activiteit in een cycloon strekt zich over een groot gebied uit, wel half Europa.
De warme lucht stijgt op, daarbij vormen zich, zoals we geleerd hebben, wolken. En waar koude lucht verschijnt, moet de warme ook opstijgen, daar worden ook wolken gevormd. Gevolg: in het lagedrukgebied vind je wolken. Naast het roteren, bewegen deze lagedrukgebieden zich steeds van west naar oost. Naar ons komen de lagedrukgebieden, de slecht weergebieden, over de Atlantische Oceaan getrokken, de een na de ander. De barometer toont met het dalen het naderen van een nieuw ‘laag’ aan. Wanneer echter het koufront het warmtefront tenslotte heeft ingehaald, dan is het ‘laag’ opgevuld, dat noemt men occlusie, de draaiing komt tot rust.

weerkaart van een cycloon

In sommige streken, in het bijzonder boven warm water, ontstaan af en toe enorme cyclonen, dicht bij elkaar. Ze wervelen ontzettend snel om een klein centrum, dan spreekt men van wervelwinden, van tyfonen of orkanen. Het centrum wordt zelfs zichtbaar als ‘waterhoos’ boven zee en als ‘zandhoos’ boven het land. Het ziet er als een staart uit die uit de wolken komt en naar beneden daalt. Tegelijkertijd cirkelt en beweegt hij verder, ernstige verwoestingen aanrichtend. Daarvan zijn veel horrorverhalen bekend. In de kern van de staart is het stil, maar langs de zijkanten schieten bliksemflitsen.
Hoe ontstaat toch onweer, de bliksem? Als men dat nu maar precies wist! In onweerswolken gebeuren in het groot dezelfde dingen als wanneer je in het klein een kunststofstaaf over iets heenwrijft. Zoals de staaf opgeladen wordt, worden ook de wolken opgeladen door de op- en neergaande lucht. Ontzettende, verticale stormen zijn er in die prachtige onweerswolken, die wrijven langs elkaar en nemen de elektriciteit mee naar boven, bliksems naar beneden vereffenen dit weer. Er zijn ook bliksems van wolk naar wolk, dat heet ‘weerlicht‘, net zoals van wolk naar aarde en ook van aarde naar wolk.***
We weten al hoe wolken ontstaan, we hebben het echter nog niet gehad over de vormen. We onderscheiden voor grondvormen: de stapelwolken (cumulus), de veerwolken (cirrus), de in een laag hangende wolken (stratus) en de regenwolken (nimbus). Uiteraard zijn er bij ieder wel overgangen en mengvormen. Wanneer bijv. cumulus en nimbus samengaan, ontstaat het ‘aambeeld’. Het is goed dit te weten om je op tijd in veiligheid te brengen. Zijn de wolken met hun vormveranderingen, het onberekenbare, niet het kunstzinnig element van alle natuurkundige verschijnselen bij uitstek?


Hiermee is de kringloop gesloten die in de 6e klas in de natuurkunde begon. We zijn ondergedoken in de causale mechanica en zijn er weer bovenuit gestegen, daar waar de materie zich bijna oplost, in de wolken. – Nu kan volgend jaar de vakleerkracht van de bovenbouw komen en de stoommachine, de elektromotor, de verbrandingsmotoren en de telefoon uitleggen, hij gaat dan verder met de techniek ervan en de toepassing. Wij hebben het voorwerk gedaan, hij heeft een stevig fundament.

Tot zover, beste collega. Ik hoop zeer dat je hiermee geholpen bent. Tot slot nog een paar literatuuropgaven (zie het artikel*), die nog verder van nut kunnen zijn.

Hartelijke groet,
Walter Kraul

*Erziehungskunst jrg. 52-4-1988

**Meteorologie is al een periode in de 6e klas! Daarop bouwt deze verder.

.

8e klas natuurkundealle artikelen

8e klasalle artikelen

natuurkundealle artikelen

 

***Wat  betreft de bliksem en de elektriciteit zegt Steiner in GA 294:

Maar nu kan ik onmogelijk voor u verzwijgen dat veel wat zich in onze natuurkundige begrippen mengt, toch verwoestingen aanricht in het kind en dat er toch heel veel van afhangt of u zelf als leraar weet hoe het zit, of ten minste probeert een zekere rijp­heid tot oordelen te verwerven. U bent genoodzaakt al wat oudere kinderen te vertellen: ‘Dit is een elektriseermachine. Wat ik jullie laat zien, noemt men een wrijvings-elektriseermachine. Doordat ik bepaalde onderdelen tegen elkaar laat wrijven, kan ik elektrici­teit opwekken. Maar ik moet die onderdelen die elektrisch moeten worden eerst zorgvuldig afvegen, want ze moeten droog zijn. Als ze nat zijn, lukt het experiment niet, dan ontstaat er geen elektri­citeit.’ U legt dan de leerlingen uit waarom je niet met natte instru­menten elektriciteit kunt opwekken. Dan gaat u ertoe over te ver­klaren hoe bliksem ontstaat, en u vertelt erbij dat dat ook een elek­trisch proces is. Nu zeggen veel mensen: de wolken wrijven langs elkaar, en door die wrijving ontstaat dan de bliksem als een elektri­sche ontlading. Misschien gelooft het kind dat omdat de leraar het zelf gelooft, maar in zijn onderbewustzijn speelt zich iets heel bij­zonders af, waar het kind natuurlijk geen weet van heeft. Het kind voelt: tja, de leraar veegt zijn instrumenten, die tegen elkaar moe­ten wrijven om elektriciteit op te wekken, eerst altijd zorgvuldig af zodat ze niet nat zijn, en dan vertelt hij me dat er bij wolken die te­gen elkaar wrijven elektriciteit ontstaat- en die zijn toch ook nat!’ Die ongerijmdheden merkt het kind. En veel van de verscheurd­heid in het leven ontstaat doordat kinderen zulke tegenstrijdig­heden te horen krijgen. In de wereld om ons heen mogen zulke tegenstrijdigheden ontstaan – in ons denken zijn ze niet op hun plaats! Maar omdat de huidige kennis, het huidige inzicht van de mens niet diepgaand genoeg is, schuilen er in wat we onze kinde­ren en later ook jonge mensen bijbrengen overal zulke tegenstrijdigheden, die het onbewuste innerlijk van de mens eigenlijk ver­scheuren. Daarom moeten we er ten minste op letten dat er in de dingen die we het kind bewust bijbrengen niet te veel elementen zitten die zich in het onderbewuste anders presenteren. Het zal voor ons als leraar niet direct weggelegd zijn om in de wetenschap zulke nonsens uit te roeien als bijvoorbeeld in de natuurkunde de onzinnige relatie tussen bliksem en elektriciteit.0
GA 294 Opvoedkunst: Methodisch-didactische aanwijzingen, 8e vdr. blz. 121/122

 

.

1355

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

.

 

VRIJESCHOOL – 6e klas -Aardrijkskunde (3)

.

WAT VOOR WEER IS HET?

De klas is in ‘de Bilt’, dat wil zeggen, zo spelen we het. Sommigen kijken naar thermometers, anderen naar barometers, weer anderen naar hygrometers, anemometers, of regenmeters. Een me-te-o-ro-lo-gisch instituut. Wat een bedrijvigheid! Toch ziet iedereen, dat het waait en regent op dat moment. Stenciltjes met kaartjes van Nederland en West-Europa worden door bepaalde leerlingen van aantekeningen voorzien. De gegevens worden in kaart gebracht. Lijnen met verbinding van punten die dezelfde temperatuur, of luchtdruk hebben, worden getrokken. Het tenslotte ontworpen ‘weerbericht’ wekt hilariteit. Het luidt:

‘Matige tot krachtige, westelijke tot zuid-westelijke wind. Half tot zwaar bewolkt  met kans op regen. Iets zachter ’s nachts, overdag dezelfde
tempe­raturen. Koel voor de tijd van het jaar. Verdere vooruitzichten: weinig verandering.

Tenslotte zijn alle kinderen het met elkaar eens, dat het weer bepaald wordt door temperatuur, vochtigheid, luchtbeweging en bodemgesteldheid. De eerste drie meten we telkens weer, de laatste factor kennen we al lang. De vier elementen vuur, water, lucht en aarde zijn in de vier factoren van het weer terug te vinden. Komt in een bepaald land in een bepaald jaargetijde steeds hetzelfde soort weer voor, dan begin je overeen ‘klimaat’ te spreken.

De plantengroei als antwoord op het klimaat

De kringloop van het water wordt beschreven: het oppervlaktewater verdampt, wolken vormen zich, uit de wolken komt weer neerslag. Het water stijgt op, wordt damp en condenseert weer tot water. Waar kan dat goed en waar kan dat niet?

Waar is de vochtigheid het grootst, de warmte het hevigst en de wind het zwakst?

Drie groepen kinderen gaan uitzoeken welke plantengroei bij een bepaald klimaat hoort. Zij gaan die plantengroei vergelijken met de menselijke lach. Spreken we niet over een ‘lachend klimaat’?

De ene groep zoekt de gebaren van de plantenwereld in het arctisch klimaat; de kinderen kruipen op de grond in elkaar. Liefst zouden ze helemaal wortel worden. Er is wel een half jaar licht, maar geen warmte. Bladeren zijn niet te zien, want de lucht is koud en het water is tot ijs verstard. Het landschap is heel ernstig. De aarde is dicht. Wanneer er op de toendra zuivere, lichtgekleurde bloemen verschijnen, brengt de opgerolde groep het tot een zachte, wat pijnlijke glimlach.

De tweede groep tracht de gebaren van de equatoriale zone te vertolken: Nu, er is daar zoveel warmte, vochtigheid — en weinig wind —- dat alles in de hoogte getrokken wordt. Ze gaan omhoog. Reusachtig hoge bomen, alsof de aarde er zelf opgestuwd wordt, reusachtige bladeren, varens, pisangs, gras, bladeren van meters lengte. Het lijkt of de wortels niet in de aarde nodig zijn. Vele planten laten ze nonchalant in de lucht hangen. Lianen leven hoog in de lucht, geslingerd om bomen. Epifyten groeien ook op andere planten, hoog in de lucht: orchideeën, filodendrons. Op de grond ook reuzenbloemen met vieze geuren van bedorven vlees (Rafïlesia, Amorfofallus). De aarde staat open en walmt. De lach is uitbundig, schaterend, of die buikvasthoudende hóhóhó- lach. Wat een verschil met het arctische klimaat! De derde groep vindt in het gematigd klimaat de mooiste, ritmische afwisseling, ook in de plantengroei: grote bomen, fraaie heesters, frisse kleine kruiden vol bloemen. De plantengroei draagt een evenwichtig karakter. Daar is eigenlijk pas een vrolijke, hartelijke lach mogelijk!

Fraaie tekeningen en schilderwerken ontstaan naar aanleiding van het bovenstaande, drieledig lachend klimaatbeeld. Alles wordt nog verfijnd. Er zijn meer dan drie klimaten.

Leesboek voor de plantkunde

 (Uit ‘Het binnenste buiten”: eindrapportage ‘Project Traditionele Vernieuwingsscholen’ : tevens Schoolwerkplan [van de] Rudolf Steiner Kleuterschool, Voorschoten [en de] Rudolf Steiner school, Leiden. 1985)

.

6e klas aardrijkskunde: alle artikelen

Aardrijkskunde: alle artikelen

6e klas: alle artikelen

VRIJESCHOOL in beeld: 6e klas 

.

496-458

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.