Een onderzeebootexpeditie uit de jaren ‘30 komt tot leven in een nieuwe website. De gravitatiemetingen van professor Vening-Meinesz doen niet onder voor die door satellieten, zegt promovendus Bart Root.
Den Helder, 14 november 1934 – Na maanden van voorbereiding was de K-XVIII klaar voor de langste reis voor een onderzeeboot ooit. Het schip zou in acht maanden tijd meer dan 23.000 zeemijl afleggen op weg naar haar eindbestemming Surabaja. In plaats van door het Suezkanaal ging de reis via West-Afrika, Zuid-Amerika, Zuid-Afrika en West-Australië. Vice-admiraal T.L. Kruijs sprak de bemanning bij het afscheid toe: ‘Bemanning van de Harer Majesteit K-XVIII, jullie zullen de langste reis ooit maken met een onderzeeboot. Het doel van de reis is om de K-XVIII toe te voegen aan de vloot van de Koninklijke Marine in Oost-Indië. Verder zal deze reis professor Vening Meinesz in de gelegenheid stellen om zijn belangrijke meetreeks van de zwaartekracht verder uit te breiden.’(*)
Een hele expeditie om de zwaartekracht te meten? Voor de toen 47-jarige prof.dr.ir. Felix Vening Meinesz was het de bekroning van zijn carrière. Al sinds zijn afstuderen in 1910 aan de toenmalige Technische Hogeschool Delft verrichtte Vening Meinesz zwaartekrachtmetingen. Eerst bij de Rijkscommissie voor Graadmeting en Waterpassing, maar hij vond de gebruikte apparatuur onvoldoende van kwaliteit. Hij ontwikkelde zelf een beter apparaat dat minder gevoelig was voor horizontale verstoringen. Instrumentbouwers van het KNMI bouwden het apparaat aan de hand van zijn tekeningen en aanwijzingen. Het toestel met de bijnaam ‘Het Gouden Kalf’ is momenteel in bezit van de TU.
Promovendus en zwaartekrachtspecialist ir. Bart Root (LR) vertelt erover: “Huygens gebruikte één slinger om de zwaartekracht mee te meten. Vening Meinesz gebruikte er drie in een gemeenschappelijk frame. Bovenop iedere slinger zat een spiegel. Licht werd via prisma’s naar de spiegels geleid.”
Het verschil in uitslag van beide slingers, zo had Vening Meinesz uitgevonden, is ongevoelig voor horizontale verstoringen. De lichtstralen stelde hij zo samen dat ze het verschil van de slingers vastlegden op een lange rol fotopapier, terwijl de tijd nauwkeurig werd vastgelegd met een speciale Nardin 212 chronometer. Dat stelde hem in staat zeer nauwkeurige zwaartekrachtmetingen te doen.
Root is de archieven ingedoken om voorwerpen, boeken en documentatie van en over Vening Meinesz boven water te krijgen. Daaruit stelde hij de inhoud samen van de Expeditie Wikipedia die binnenkort online komt. “De reizen van Vening Meinesz die zich als lange man in nauwe onderzeeërs wrong om de wereldzeeën mee te bevaren, hebben alles van een avonturenboek. Zijn expedities lenen zich er goed voor om iets uit te leggen over aardwetenschappen.”
Bijvoorbeeld over de zwaartekrachtversnelling ‘g’. Wat kan er zo boeiend zijn aan zo’n getal dat je daar een leven lang mee bezig kunt blijven? Op de middelbare school leer je dat g = 9,81 m/s2. Ingenieurs ronden dat gemakshalve af op 10. Maar de verrassingen in het getal verschijnen pas op 3 tot 8 cijfers achter de komma.
“De vorm van de aarde zit in dat getal”, zegt Root. “Als je van de pool over de evenaar naar de andere pool vaart, zie je g veranderen van hoog naar laag en weer terug.” Dat effect was toen al bekend. De verklaring is dat de aarde een beetje afgeplatte vorm heeft en dat je daardoor op de evenaar een grotere afstand hebt tot het massamiddelpunt van de aarde dan op de pool. Aangezien de zwaartekracht afneemt met het kwadraat van de afstand, is het logisch dat dingen op de evenaar minder gewichtig zijn.
“Vening Meinesz wilde weten of er ook een variatie optrad in oost-west richting, met andere woorden: of de aarde een aardappelvorm had. We weten nu dankzij satellietmetingen dat dat het geval is”, aldus Root. Daar bovenop komen de lokale veranderingen. “Als je over een onderzeese berg of vulkaan vaart, dan zie je de gravitatie toenemen omdat er dan recht onder je meer massa zit. Zwaartekrachtmeting is een manier om erachter te komen wat er diep in de mantellaag onder ons gebeurt.”
Duikprocedure – Gemiddeld vonden er drie duiken per dag plaats zodat professor Vening Meinesz zijn metingen kon verrichten. De bemanning, die tijdens de meting rustig in hun kooi moest blijven liggen, kreeg voor iedere duik een bonus. Zo verdiende het mysterieuze meetapparaat de bijnaam ‘Het Gouden Kalf’. Een kwartier na het begin van de duik voer het schip stabiel in het water op dertig meter onder het oppervlak. Dan kon de meting beginnen. Veertig minuten later kon het schip weer omhoog. De telegrafist luisterde of hij andere schepen hoorde, de officiers keken rond met de periscoop of er geen andere schepen naderden. Als alles veilig was, werden de ballasttanks leeggepompt en keerde het schip terug naar de oppervlakte. De dieselmotoren werden gestart en de reis werd voortgezet.
De expeditie was een kongsi van belangen. De marine vond het tijd om het publieke imago wat op te poetsen en de voorzitter van het comité Onze Marine vond de K-XVIII expeditie daar een uitstekende gelegenheid voor. De organisatie zorgde ervoor dat radio, kranten en ook het Polygoonjournaal aandacht schonken aan de reis. Het publiek werd aangemoedigd om brieven en cadeautjes te sturen voor de bemanning. Tijdens de havenbezoeken wapperde de Nederlandse driekleur en werden de officiers niet moe de lof over hun schip te zingen. Het was ook een uniek schip in de zin dat andere onderzeeërs alleen konden opereren in de nabijheid van een moederschip. De K-XVIII kon zelfstandig de wereldzeeën over. Zuid-Amerikaanse marinemensen waren geïnteresseerd, maar kochten er uiteindelijk toch geen vanwege bezuinigingen.
Op de achtergrond speelde ook een belangrijk wetenschappelijk vraagstuk, namelijk die van de continentverschuiving. Het was kaartenmakers al in de 16e eeuw opgevallen dat de kusten van Zuid-Amerika en Afrika wonderlijk goed in elkaar pasten. In 1912 opperde de Duitse meteoroloog Alfred Wegener de hypothese van continentverschuiving vanwege de overeenkomst in plant- en dierfossielen ter weerszijden van de Atlantische Oceaan. Maar hoe zo’n verschuiving plaats had kunnen vinden bleef onopgehelderd.
De route van Vening Meinesz voerde hem een aantal keren over de mid-Atlantische rug, waarvan we nu weten dat het een spreidingszone is waar twee aardschollen met een centimeter per jaar uiteen wijken en waar magma opwelt uit de aardmantel. Het viel Vening Meinesz op dat het gravitatieverloop bij de mid-Atlantische rug anders was dan bij Indonesië. Bij de spreidingszone mat hij een piek in de zwaartekracht, en bij Indonesië een dip en een piek naast elkaar.
Volgens Bart Root heeft Vening Meinesz met die observatie de Amerikaanse oceanograaf Harry Hess op het spoor gezet van diens spreidingshypothese in 1960. Daarna maakten de Britse geofysici Matthews en Vine in 1963 het verhaal rond door aan te tonen dat de vreemde afwisselend georiënteerde magnetische banden op de oceaanbodem het gevolg waren van langzame spreiding in een periodiek omkerend aardmagnetisch veld. Naast dergelijke spreidingszones zijn er ook gebieden waar de ene aardschol onder de ander wegzinkt (subductiezones) zoals voor Indonesië. Dat verschil zag Vening Meinesz in zijn metingen, zonder er een verklaring voor te hebben.
Na acht maanden arriveerde de K-XVIII en haar bemanning op de eindbestemming Soerabaja op 11 juli 1935. De onderzeeboot had meer dan 23.000 zeemijl afgelegd en de bemanning had 231 duikprocedures uitgevoerd zodat Vening Meinesz zijn metingen kon doen. Schepen en vliegtuigen heetten de K-XVIII welkom. Kades en dekken stonden vol met juichende en zwaaiende mensen, waaronder ook familieleden die deze prestatie met hen wilden vieren.
Vijfenzeventig jaar later voer prof.dr. Bert Vermeersen (LR/CiTG en NIOZ) net als Vening Meinesz tussen Mauritius en Perth (Australië), alleen in omgekeerde richting. De VPRO had hem aan boord gevraagd bij de expeditie ’In het kielzog van Darwin’. Vermeersen zag een kans om zijn vergeten held Vening Meinesz voor het voetlicht te brengen en mat niet de gravitatie, maar de zeehoogte die ermee samenhangt. Weinigen kunnen geloven dat de zee heuvels en dalen vertoont van enkele tientallen meters. Het is het gevolg van verschillen in lokale gravitatie. Vermeersen heeft het aan boord van de Stad Amsterdam voor de camera uitgelegd. Hij vertelde dat de metingen van Vening Meinesz nog steeds overeind staan. In nauwkeurigheid doen ze niet onder voor de satellietmetingen van GOCE en GRACE. Alleen heeft de duikende professor in zijn hele loopbaan 1300 metingen gedaan. Een satelliet doet er duizenden per dag. Daar zit het verschil.
Net als de onderzeebootexpeditie destijds is ook de Vening Meinesz expeditie op internet een bundeling van belangen. De Stichting Academisch Erfgoed streeft ernaar om de voorwerpen in universitaire collecties beter toegankelijk te maken. Daaronder valt ook het instrumentarium van Vening Meinez, zijn metingen, correspondentie, aantekeningen en boeken. De Stichting werkt samen met Wikipedia om scans, foto’s en verhalen in samenhang te brengen onder de noemer Expeditie Wikipedia. In het geval van de K-XVIII expeditie is het materiaal verzameld door onder anderen Joop Gravenstein, Bart Root (faculteit CiTG/LR), zijn stagiair Rozemarijn Vlijm (Universiteit Leiden) en Michiel Munnik van de TU Delft Library. Het Marinemuseum in Den Helder, de Universiteit Utrecht en hydrograaf Thijs Ligteringen van de Koninklijke Marine hebben ook aan het project bijgedragen. De website, die er nu nog als een werkplaats uitziet, moet per 1 april functioneren.
“Vening Meinesz is een beetje verdwenen uit de geschiedenisboeken”, constateert Root. “Dat is onterecht gezien zijn betekenis voor de geodesie en geofysica.” Hij hoopt dat scholieren en andere geïnteresseerden via de expeditie kennis zullen maken met de aardwetenschappen.
Website: expeditiewikipedia.nl
(*) Tekst ontleend aan de inhoud van de website. Geschreven door Bart Root en Rozemarijn Vlijm.
