Windmolenillusie
Kijk eens naar de animatie en vraag je af of je iets vreemds ziet.
Lees dan de column met de oplossing eronder.
Windmolenillusie. Klik op de afbeelding voor groter. (Animatie: idee S. Wenmackers; uitvoering P. Torrez – Scigrades.)
Deze column is verschenen in het aprilnummer van Eos.
We reden ’s avonds naar huis via de autosnelweg, ruim na zonsondergang. Het was op de E314 bij het windmolenpark ter hoogte van Diest. De silhouetten van de windmolens tekenden zich duidelijk af tegen de verlichte wolken erachter. De wieken draaiden allemaal met dezelfde snelheid, maar vreemd genoeg draaide er één molen de andere kant op. Even dacht ik dat deze windmolen zich misschien 180 graden gedraaid had, maar dat kon de verklaring niet zijn: het profiel van de vleugels is zo dat de molen maar één kant op kán draaien. Was de windrichting dan anders bij die molen? Dat leek me ook stug. Niets wees erop dat het weer zo veranderlijk of onstuimig was.
Ik knipperde eens met mijn ogen, maar het was toch echt zo: alle molens draaiden in wijzerzin, behalve die ene, die in tegenwijzerzin draaide. De situatie is schematisch aangegeven op het plaatje hieronder.
Toen begon me iets te dagen. Doordat we enkel de silhouetten van de molens zagen, was het niet duidelijk of we tegen de voor- of de achterkant aankeken. Bij daglicht zou deze illusie vast niet optreden. Ik kon het natuurlijk niet 100% zeker weten, daarvoor zou ik dezelfde situatie eens bij daglicht moeten kunnen bekijken. Maar de volgende keer dat we er passeerden was de wind gedraaid en wezen de assen van alle molens een andere kant op.
Waar echte experimenten niet haalbaar blijken, doen wetenschappers steeds vaker een beroep op computersimulaties. Ook in dit geval leek een simulatie in een 3D-tekenprogramma me een goede manier om mijn hypothese te testen. Daarom riep ik de hulp in van Pieter Torrez, een marien bioloog die na zijn opleiding Scigrades heeft opgericht, een bedrijfje voor wetenschapsvisualisatie. (De animaties die Pieter maakte staan boven- en onderaan dit bericht.)
De hypothese werd getest en afdoende bevonden. Als het licht zo is dat we enkel het profiel van de windmolens kunnen zien, lijken de molens verschillend te draaien. Bij daglicht krijgen we echter meer informatie: we zien of we tegen de voor- of achterkant van de gondel aankijken en door licht en schaduw zien we meer diepte. Zo treedt de illusie niet meer op. Als we de diepte-informatie correct interpreteren kunnen we trouwens ook bij slechte lichtomstandigheden inzien dat de molens wél dezelfde kant op draaien: interpreteer de rode pijlen niet als “tegenwijzerzin” en “wijzerzin” (verschillend), maar als “naar ons toe” (hetzelfde).
Windmolens: je kan de illusie opheffen door de rode pijlen te interpreteren als “naar ons toe”.
Voor zo ver ik weet is deze illusie nog niet eerder gedocumenteerd. Wel zijn er minstens twee andere optische illusies met windmolens bekend. De eerste illusie is dat windmolens in werkelijkheid groter zijn dan we doorgaans inschatten. Dit komt door gebrek aan referentiepunten in de hoogte en door perspectiefwerking. Zelfs als je bij het plaatsen van nieuwe windmolens met eigen ogen hebt kunnen zien dat de rotorbladen meer dan 80 meter lang zijn, is het moeilijk om dit besef vast te houden. Hierdoor lijken de molens zelfs bij sterke wind relatief rustig te draaien. Als je in rekening brengt hoe groot de wieken zijn, zie je dat de uiteinden ervan toch grote snelheden halen.
De tweede illusie heeft opnieuw met de draaibeweging te maken. Let maar eens op een rotorblad dat net de mast passeert: daar lijkt die ene wiek even iets sneller voorbij te zwiepen, terwijl de wieken in werkelijkheid natuurlijk allemaal even snel draaien.
Dezelfde windmolens als bovenaan, nu bij daglicht. Klik op de afbeelding voor groter. (Animatie: idee S. Wenmackers; uitvoering P. Torrez – Scigrades.)