Zwemmen tussen regenbogen

Sylvia Wenmackers 20/02/2012 5 Reacties

fysica, onderzoek, optica, regenboog, stellingen, zwemmen

Het is heerlijk zwemmen met zicht op een regenboog. Voor fysica heb je niet altijd een labojas nodig – in badpak, zwembroek of bikini kun je ook interessante waarnemingen doen. Is het je bijvoorbeeld al eens opgevallen dat je vanuit het zwembad een ring van regenboogkleuren kunt zien rond elke lichtbron? Zo’n ring heet een halo en dit optische effect kun je soms ook rond de maan zien. Ik vraag me al een tijdje af hoe de zwembadhalo ontstaat: heeft het te maken met het water in onze ogen, of komt het gewoon door de vochtige lucht? Op het eerste zicht lijkt de eerste optie minder waarschijnlijk: er zit immers altijd een laagje water op onze ogen. Anderzijds vallen de halo’s me vooral op ná het zwemmen, wat dan weer suggereert dat het iets met het zwemmen zelf te maken heeft en niet gewoon met de omgeving.

Met veel goede wil kun je een zeer vage halo zien op deze foto, maar die valt in het niets bij hoe ik het zelf zag. Vorige week donderdag ging ik nog eens zwemmen en nadien zag ik een prachtige halo rond de lamp in de gang naast de kleedhokjes. Dat kwam goed uit: ik haalde mijn fotoapparaat uit de tas en keek of de halo ook op de foto stond. Terwijl de regenboogkleuren rond de lamp zo duidelijk waren, zag ik er op het schermpje niets van. Dat suggereert dat het effect in onze ogen ontstaat.

Bij thuiskomst ging ik via Google Scholar op zoek naar wetenschappelijke artikels over dit fenomeen. De onderliggende gedachtegang wordt samengevat in deze stelling: “Je kunt het zo gek niet bedenken, of er wordt onderzoek naar gedaan.” En ja hoor: daar verschenen twee onderzoeksrapporten.

In 1983 deden twee Amerikaanse artsen, Haag en Gieser, een heus veldonderzoek: ze trokken naar het zwembad en vroegen er aan vijftig mensen voor en na het zwemmen (gedurende gemiddeld een half uur) of ze halo’s of regenbogen zagen rond lampen. Vierendertig van hen – of dus 68% – bleken na het zwemmen inderdaad halo’s te zien, hetgeen de onderzoekers wijten aan oedeem (vochtopstapeling) in het hoornvlies (de buitenste, transparante laag van het oog). De correlatie tussen oedeem van het hoornvliesepitheel en het zien van halo’s was in 1983 blijkbaar al bekend, want hiervoor verwijzen ze naar een boek uit 1977. Haag en Gieser stelden ook punt- of lijnvormige erosies vast van het epitheel (laatste laag cellen) van het hoornvlies. Voor blijvende oogschade zorgde het zwemmen echter niet: één dag later waren al deze effecten verdwenen. Helaas staan er geen plaatjes bij van hun proefpersonen, dus voor een hilarische terugblik op de badmode uit de jaren tachtig zijn we hier aan het foute adres.

Uit het onderzoek van Haag en Gieser blijkt dat zwemwater het hoornvliesepitheel beschadigt, maar niet welke factor hier precies voor verantwoordelijk is. Ze vermelden diverse mogelijkheden waaronder pH en chloor. In 2008 vonden Ishioka en zijn team van Japanse collega’s tien vrijwilligers bereid om hun ogen te laten spoelen met pH-neutrale zoutoplossingen met en zonder chloor. Uit hun studie blijkt dat het hoornvliesepitheel meer doorlaatbaar wordt voor vocht door de aanwezigheid van chloor. Door te zwemmen in gechloreerd zwembadwater kan ons hoornvlies dus zwellen.

Dit leuke effect bekwam ik door een foto te nemen van dezelfde lamp als hierboven, maar dan uit focus en door een aangedampte lens. Samengevat: bij het zwemmen in gechloreerd zwembadwater, worden onze ogen blootgesteld aan chloordioxide ( $ClO_2$ ), hetgeen het transparante hoornvlies doet zwellen. Hierdoor verandert de weg die het licht aflegt door deze laag en zien we halo’s rond lampen. Deze halo’s verbeelden we ons niet, maar kunnen we toch niet op foto vastleggen, omdat het effect zich in onze ogen manifesteert. Je kunt natuurlijk wel op de lens ademen om een soortgelijk effect te bekomen, maar het is toch anders: ik zag zowel de lamp als de halo errond helder en scherp, terwijl de foto vooral flou is.

Zo, hiermee heb ik misschien ook weer een mysterie opgelost in het leven van deze zwemmende fysicus.

Het regenboogmeer in Yellowstone National Park. Om te zwemmen tussen de regenbogen hoef je dus niets anders te doen dan flink met je ogen open onder water te gaan en vooral geen zwembril te dragen. Als je ervan droomt om in een regenboog te zwemmen, overweeg dan een reisje naar Yellowstone National Park in de Verenigde staten. Er is daar een warmwaterbron die aanleiding geeft tot een regenboogmeer (bron afbeelding). De heldere kleuren aan de rand van het meer onstaan hier niet door lichtbreking, maar door de pigmenten van de bacteriën die in het water leven. Hm, misschien toch niet zo aanlokkelijk om in te zwemmen dus. Als je geen vrede neemt met het zien van halo’s en echt een regenboog wil zien vanuit je zwembad (zoals op het plaatje bovenaan), dan kun je misschien dit vakantiehuisje (ahum) huren, maar het kost wel iets meer dan een toegangskaartje voor het openbare zwembad. ;-)