Telescoopbouwer Joseph Fraunhofer was gefascineerd door het verrassende lijntjespatroon dat hij opmerkte in het spectrum van het zonlicht. Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff benoemden dit fenomeen als Fraunhoferlijnen. Zij opperden dat materie aan die lijnen herkend kan worden; niet alleen op aarde, maar ook in het heelal.
Geleerden en straatnamen in de Watergraafsmeer – deel 31
Robert van Andel | Beeld Henk Pouw
Joseph Fraunhofer (1787-1826) bleek achteraf niet de eerste die verrast werd door zijn waarneming in 1814 van raadselachtige smalle donkere lijnen in het spectrum van zonlicht. Engelsman William Hyde Wollaston had het al twaalf jaar voor hem gezien, maar dat wist de Duitser niet. De uitzonderlijke kwaliteit die Joseph Fraunhofer bereikte bij het bouwen van optisch instrumentarium zoals telescopen, maakte dat de streepjes zich steeds duidelijker aftekenden.
De lichtstraal werd met een telescoop geconcentreerd en door een prisma uitgesplitst om op een witte ondergrond geprojecteerd te worden. Vanuit de overtuiging dat de verrassende lijntjes een natuurlijke oorzaak hadden en niet door de apparatuur opgewekt werden, richtte Fraunhofer zijn onderzoek op dit lijnenfenomeen. Hij gaf een nauwkeurige beschrijving van het patroon met verschillende streepbreedten en sommige lijnen minder uitgesproken donker dan andere. Ook in kaarslicht trof hij een lijnpatroon dat op enkele punten overeenstemde met het patroon in zonlicht. In een wetenschappelijke publicatie wees hij 574 ‘Sonnenspectrallinien’ aan. Om de lijnen eenvoudig zichtbaar te maken ontwikkelde hij de spectroscoop. Maar de betekenis van de lijnen bleef een raadsel.
Helium komt uit de buitenste schil van de zon
Gasbrander van Bunsen
De Fraunhoferstraat in Middenmeer-Zuid is een rustige woonstraat tussen de Middenweg en de Linnaeusparkweg. De inmiddels 90 jaar oude bebouwing is deels uitgevoerd in versoberde roodstenen Amsterdamse Schoolstijl en anderdeels in jaren 30-stijl met fors uitgevoerde horizontale accenten. Een ruime speelplaats verhoogt de aantrekkelijkheid met een enorme muurschildering waarop een walvis zich spectaculair hoog uit het water verheft. Een zijstraat, de Bunsenstraat, is vernoemd naar de scheikundige Robert Bunsen (1811-1899). Zijn naam is voor hele generaties middelbare scholieren verbonden aan de Bunsenbrander, de standaard gasbrander van het scheikundepracticum met een draaibare schijf om de luchtinlaat bij te regelen totdat een deels kleurloze vlam ontstaat. Bunsens straatvernoeming bij de Fraunhoferstraat dankt hij aan de vlamtest die hij ontwikkelde samen met medescheikundige Gustav Kirchhoff. Zij verhitten materie totdat deze gloeit om vervolgens met een spectroscoop het lijnpatroon van deze lichtbron te beoordelen. Dat stelde hen in staat om metaalatomen aan de hand van specifieke lijnpatronen te identificeren. Zij ontdekten zo zelfs metalen die tot die tijd onbekend waren. Het was hun idee dat wellicht de Fraunhoferlijnen in zonlicht een kenmerk van materie bij de zon zijn.
Zonnestof
Een streepjescode voor elektronische productidentificatie bestaat slechts enkele tientallen jaren. In de natuur werd het bestaan van zo’n code echter dus al begin 19de eeuw gevonden. In overdrachtelijke zin zijn Fraunhoferlijnen een vingerafdruk van de samenstelling van de materie die de zonnestraling gepasseerd heeft op haar weg naar de aarde. Het blijkt te gaan om waterstof en een tot dan onbekende stof in de buitenste schil van de zon die helium genoemd werd. Helium betekent in het Nederlands letterlijk ‘zonnestof’. De passage van het zonlicht door de aardse dampkring draagt ook bij aan het lijnenpatroon, grotendeels door zuurstof en stikstof maar ook door kleine percentages andere gassen zoals CO2/koolzuurgas en methaan.
Neptunus ontdekt
Toen Joseph Fraunhofer begin 19de eeuw, als jonge, ambachtelijke leerlingglaswerker in de voetsporen van zijn vader opgeleid werd, had de telescoop een grote ontwikkeling doorgemaakt. Al twee eeuwen maakte men steeds grotere, lichtsterkere lenzen van almaar betere kwaliteit glas in zo ideaal mogelijke vorm geslepen. De montering, een voorziening om de kijkrichting nauwkeurig te bepalen en te variëren, was daarbij enorm belangrijk. Verstoringen van de beeldvorming werden ondervangen door een parabolische spiegel naar Newtons ontwerp. Fraunhofer maakte grondig studie van optische wetenschappelijke literatuur en ontwikkelde fijnmechanische hulpmiddelen voor de optische instrumentmakerij. Een verbeterd achromatische lenzenstelsel om beeld verstorende kleurschifting in lenzen te verminderen, draagt zijn naam en wordt ook nu nog toegepast in amateurtelescopen. Hij verwierf roem met het bedrijfsmatig, wetenschappelijk ontwerpen en bouwen van telescopen. Zijn allerbeste exemplaren bestaan nog steeds; zoals een voor een sterrenwacht in Tortu, Estland met een lensopening van 24,4 cm en een brandpuntafstand van 4,33 meter. Een vergelijkbare telescoop voor de sterrenwacht van Berlijn was het instrument waarmee in 1846 de achtste planeet Neptunus ontdekt werd. Twee jaar voor zijn overlijden op 39-jarige leeftijd aan tuberculose werd hij in de adelstand verheven tot Joseph von Fraunhofen.
Nieuw record
Fraunhofers talent bij het toepassen van wetenschappelijke inzichten bij de fabricage van optische en geodetische instrumenten heeft ertoe geleid dat de Duitse evenknie van het Nederlandse TNO (Toegepast Natuurkundig Onderzoek) zijn naam draagt. Het Fraunhofer Gesellschaft heeft een groot aantal instituten verspreid over Duitsland. Het speelt evenals TNO in Nederland een belangrijke rol bij het ontwikkelen van nieuwe technologie voor de noodzakelijke verduurzaming van zowel productietechnieken als de levenswijze van de mens. Onlangs stond in de krant dat het Fraunhofer instituut te Freiburg een nieuw record gevestigd heeft met hoog rendement zonnepanelen voor elektriciteitsopwekking. Dit is een resultaat dat direct verwant is aan de Fraunhoferlijnen, immers het betreft absorptie van energie.
