Zonneglinstering maakt inwendige oceaangolven zichtbaar
Kees Floor, Zenit, maart 2004.

In de oceanen treden geregeld inwendige golven op. Hoewel het verschijnsel zich onder water afspeelt, is het soms toch te zien op 'gewone' satellietbeelden, op plekken waar zonlicht weerspiegelt in het oceaanwater (figuren 1, 4 en 5).

Figuur 1: Inwendige golven in de Rode Zee tussen Egypte en Saudië-Arabië. Verschillen in de ruwheid van het zeeoppervlak veroorzaken verschillen in de mate waarin zonlicht wordt weerspiegeld; daardoor zijn de inwendige golven zichtbaar geworden. Instrument: MODIS; satelliet: Terra; datum: 26 juli 2003, ochtendbaan; bron: NASA.

Figuur 2: Inwendige golven ontstaan onder water aan het grensvlak tussen lichter (lees: warmer of minder zout) water bovenin de oceaan en zwaarder (lees; kouder of zouter) oceaanwater daaronder.

Zeegolven en inwendige golven
Aan het oppervlak van zeeën en oceanen bevinden zich op de grens tussen water en lucht talrijke golven. Afhankelijk van de wind zijn ze enkele centimeters tot enkele meters, in uitzonderlijke gevallen zelfs enkele tientallen meter hoog. De afstand tussen twee opeenvolgende golftoppen, de zogeheten golflengte, loopt gewoonlijk uiteen tussen 60 en 150m.
Hoewel meestal onttrokken aan het zicht, treden dieper in de oceaan eveneens golven op; daarvan is het bestaan minder bekend. Ook ditmaal is er sprake van een grensvlak waarlangs de golven zich voortbewegen (figuur 2). De oceaan bestaat dan als het ware uit twee lagen met een onderling verschillende dichtheid. Deze dichtheidsverschillen hangen samen met verschillen in temperatuur van het water of verschillen in zoutgehalte.
De golven ontstaan als er verstoringen zijn aangebracht op het grensvlak waarlangs ze zich voordoen. Aan het oppervlak zijn sterkere verstoringen nodig dan op enige diepte in de oceaan, doordat de verschillen in dichtheid tussen water en lucht veel groter zijn dan de dichtheidsverschillen tussen zoeter en zouter water of tussen warmer en kouder water. Oppervlaktegolven krijg je als je een steen in het water gooit of als het gaat waaien. Bij inwendige golven wordt de verstoring gewoonlijk veroorzaakt door het getij, dat watermassa's dwingt een drempel of rug onder water te passeren. Daardoor worden de inwendige golven meestal gezien in de buurt van eilandengroepen of langs de randen van de continenten; meer midden op de oceaan komen ze eveneens geregeld voor, zij het minder vaak dan langs de randen. De inwendige golven zijn vaak meer dan 50m hoog en hebben golflengtes variërend van enkele honderden meters tot tientallen kilometers, een schaal die groot genoeg is om op satellietbeelden gezien te kunnen worden. De golven kunnen schade aanrichten aan meet- en boorplatforms in de oceaan en verstoren de normale geluidsvoortplanting onder water, wat problemen kan opleveren voor bijvoorbeeld onderzeeërs.

Radarbeelden
De waterbeweging is in situaties met inwendige golven het grootst aan het grensvlak waarlangs de golven zich voortplanten en neemt zowel naar boven als naar onderen toe af. In eerste benadering veroorzaken de inwendige golven daardoor geen op- en neergaande bewegingen van het water aan het oppervlak. Wel treden er in horizontale richting stromingen op langs het oceaanoppervlak; in wisselwerking met de oppervlaktegolven veroorzaken deze stromingen verschillen in de ruwheid van de zee. Daardoor worden de golven 'zichtbaar' op radarbeelden van het zeeoppervlak (figuur 3), afkomstig van de 'synthetic aperture radar' (SAR) op satellietplatforms als ERS-1, Radarsat en SIR-C. De figuur toont de Straat van Gibraltar, waar inwendige golven met een golflengte van ongeveer 2 km ten oosten van Gibraltar en Ceuta van de Atlantische Oceaan de Middellandse Zee in trekken. De golven hangen samen met het getij en doen zich voor aan het grensvalk tussen twee lagen met verschillend zoutgehalte. Als de getijstroom de Straat van Gibraltar passeert, ontmoet deze de 'drempel' in de zee-engte. Daarbij worden de inwendige golven opgewekt; ze bereiken het oppervlak enkele kilometers verderop.

 
Figuur 3: Inwendige golven veroorzaken verschillen in ruwheid van het oceaanoppervlak, die met radar vanaf satellietplatforms kunnen worden gedetecteerd. Dit satellietbeeld toont inwendige golven nabij de Straat van Gibraltar. De gegevens van het SAR-instrument op de satelliet ERS-1 werden op 7 januari 1992 ontvangen op het grondstation in Fucino (Italië). Het afgebeelde gebied is 90 bij 100 km; het beeld is kunstmatig ingekleurd. Bron: ESA/ESRIN.Figuur 4: Inwendige golven in de Sulu Zee tussen de Filippijnen en Maleisië. Net als bij figuur 1 veroorzaken verschillen in de ruwheid van het zeeoppervlak op hun beurt verschillen in de mate waarin zonlicht wordt gereflecteerd; daardoor zijn ook hier de nwendige golven zichtbaar geworden. Instrument: MODIS; satelliet: Aqua; datum: 8 april 2003, middagbaan; bron: NASA.  

Weerspiegeling van zonlicht
Ook zonder radar kunnen in incidentele gevallen de inwendige golven zichtbaar zijn en wel op 'gewone' satellietbeelden (figuren 1 en 4). Voorwaarde is dan dat de golven zich voordoen in een gebied waar weerspiegeling van zonlicht optreedt in het zeeoppervlak (zie ook het artikel: 'Schitterend water rond zonovergoten eilanden', elders in dit nummer). In sommige gebieden heeft de zee op het satellietbeeld een saaie grijze tint; dat is het geval op plaatsen waar de zee ruwer is door de wisselwerking van de door inwendige golven in gang gezette stromingen aan het wateroppervlak en de oppervlaktegolven zelf. Boven rustiger water is de tint levendig zilver. Op die manier worden bijvoorbeeld de inwendige golven in de Sulu Zee tussen de Filippijnen en Maleisië op figuur 4 zichtbaar. Het satellietbeeld is van 8 april 2003 en gebaseerd op gegevens van het MODIS-instrument (moderate resolution imaging spectroradiometer) op de Amerikaanse satelliet Aqua. Linksboven ligt het eiland Palawan en ten noordwesten daarvan zien we nog net de Zuid-Chinese Zee. Overigens is de tint van het zeewater ook donker in het gebied waar de wind zo sterk is afgenomen dat er vrijwel geen oppervlaktegolven meer zijn die het zonlicht kunnen weerkaatsen in de richting van de satelliet. Dat is bijvoorbeeld het geval op de Zuid-Chinese Zee, linksboven op de opname, en op het gedeelte van de Sulu Zee dat rechts onderin in beeld is.
Figuur 1 geeft een voorbeeld van het optreden van inwendige golven in de Rode Zee tussen Egypte en Saudië-Arabië. Er werd gebruik gemaakt van dezelfde apparatuur, ditmaal op de Amerikaanse satelliet Terra. De Aqua en de Terra maken beide deel uit van het Earth Observing System (EOS) van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA.
Figuur 5 tenslotte komt weer van de Aqua. De inwendige golven op dit satellietbeeld ontstaan op de overgang tussen de Golf van Oman en de Indische Oceaan. Linksonder ligt Somalië; de vier eilanden midden in beeld behoren tot Jemen.

Figuur 5: Interne golven in het overgangsgebied tussen de Golf van Oman en de Indische Oceaan, zichtbaar gemaakt door zonneglinstering. Datum: 27 augustus 2003. Satelliet: Aqua, middagbaan. Instrument: MODIS. Bron: NASA Earth Observatory. Linksonder de noordoostpunt van Somalië; de eilanden horen bij Jemen.