Bijzondere ronde gaten in wolken boven Australië: de wetenschap achter pilotengaten
Boven Australië verschenen deze week enorme ronde gaten in een uitgestrekt wolkendek. Het lijkt hierbij alsof iemand een groot rond gat uit een wolk heeft geknipt. In tijden van AI wordt zoiets al snel als nep bestempeld, maar deze zogenoemde fallstreak holes of pilotengaten zijn wel degelijk een bestaand fenomeen. Wat zijn deze gaten precies en hoe ontstaan ze?Water bevriest niet altijd onder het vriespunt.
Pilotengaten ontstaan in wolken waarin de temperatuur onder het vriespunt ligt, maar het water nog niet bevroren is. Dat klinkt misschien tegenstrijdig, want normaal gesproken bevriest water zodra de temperatuur onder nul graden komt.
Om een water daadwerkelijk te laten bevriezen, is echter een ijskern nodig. Dit is een klein deeltje waarop de eerste ijskristallen kunnen ontstaan, waarna het ijs verder kan aangroeien. Zonder zo’n ijskern kunnen druppels in wolken ook bij temperaturen (ver) onder het vriespunt vloeibaar blijven.
Deze druppels worden ook wel onderkoelde waterdruppels genoemd. Hetzelfde principe zien we bijvoorbeeld bij het ontstaan van ijzel.
Het Wegener-Bergeron-Findeisenproces
Wanneer er vervolgens ijskristallen in de wolk aanwezig zijn, start een bijzonder proces. Waterdamp gedraagt zich namelijk anders rondom vloeibaar water dan rondom ijs. Bij ijs ligt de verzadigingsdampdruk lager dan bij water. Simpel gezegd betekent dit dat waterdamp makkelijker neerslaat op ijskristallen dan dat het condenseert op vloeibare waterdruppels.
Dit betekent dat de kleine onderkoelde druppels verdampen en de vrijgekomen waterdamp neerslaat op de ijskernen die verder groeien. De waterdamp uit de druppels wordt als het ware "opgegeten" door de ijskristallen. Meteorologen noemen dit het Wegener-Bergeron-Findeisenproces.
Overigens is dit proces afhankelijk van de precieze temperatuur. Rond -13 graden Celsius verloopt het proces het snelst en doordat de ijskernen de waterdamp naar zich toe trekken, ontstaat er steeds minder water in het omliggende gebied. Hierdoor kan een gat in de wolk ontstaan.
Voorbeeld van een pilotengat in de buurt van een vliegveld in Hong Kong in 2015, gemaakt door de meteorologische dienst van Hong Kong.
Hoe vormen de ijskernen zich?
Voordat een pilotengat kan ontstaan, moeten eerst ijskernen gevormd worden. Hier wordt duidelijk waarom het fenomeen ook wel een pilotengat wordt genoemd: de eerste ijskristallen ontstaan vaak door een vliegtuig.
Het passeren van een vliegtuig zorgt achter de vleugels en propellers voor een plaatselijke daling van de luchtdruk. Hierdoor koelt de lucht snel af en ontstaat er een lint van ijskristallen in het zog van het vliegtuig.
Deze ijskernen worden vervolgens omringd door onderkoelde waterdruppels, waardoor het hierboven beschreven proces in werking treedt. Zo ontstaat een karakteristiek rond gat, vaak met daaronder een soort sliert van vallende ijskristallen.
Waarom zijn de gaten vaak rond?
De gaten zijn vaak rond doordat de ijskristallen zich vanuit het midden langzaam uitbreiden naar de randen en zich gelijkmatig verspreiden. Omdat vliegtuigen meestal rechtdoor vliegen, kunnen de gaten soms ook een meer langwerpige vorm aannemen.
Zeldzaam, maar steeds vaker gezien
Het fenomeen van pilotengaten is relatief zeldzaam om te zien, vooral omdat de omstandigheden om ze te vormen zeer specifiek moeten zijn. Hierdoor werd vroeger soms gedacht dat zulke gaten werden veroorzaakt door UFO's, of werden ze ermee verward.
Tegenwoordig weten we beter hoe deze bijzondere wolkenstructuren ontstaan. Dankzij een groter aantal satellietwaarnemingen worden wereldwijd bovendien steeds vaker pilotengaten gezien.
Toch blijft het een bijzonder gezicht. Zeker in het huidige AI-tijdperk is het niet vreemd dat mensen bij een foto of video van een pilotengat twijfelen of het echt is. Gelukkig zijn de gaten goed te verklaren en levert het soms prachtige beelden op.
