Een bijmaan, ook wel paraselenae genoemd, is een bijzonder optisch verschijnsel dat aan de nachtelijke hemel kan worden waargenomen wanneer de maan helder schijnt en de atmosfeer gevuld is met specifieke ijskristallen. Het verschijnsel lijkt alsof er één of twee extra manen naast de echte maan staan, meestal links en rechts op dezelfde hoogte. In werkelijkheid gaat het niet om echte hemellichamen, maar om een optische illusie die ontstaat door de interactie tussen licht en ijskristallen hoog in de atmosfeer.
De term “paraselenae” komt uit het Grieks en betekent letterlijk “naast de maan”. Het verschijnsel is nauw verwant aan de beter bekende bijzonnen, die overdag optreden rond de zon en “parhelia” worden genoemd. Zowel bijmanen als bijzonnen behoren tot de familie van halo-verschijnselen: optische effecten die ontstaan wanneer licht wordt gebroken, gereflecteerd of verstrooid door kleine deeltjes in de atmosfeer. De aarde is omgeven door een dikke laag lucht die uit verschillende lagen bestaat. In de hogere delen van de troposfeer, op ongeveer zes tot twaalf kilometer hoogte, bevinden zich vaak dunne sluierwolken, zoals cirrus- en cirrostratuswolken. Deze wolken bestaan niet uit waterdruppels, maar uit minuscule ijskristallen. Deze kristallen ontstaan wanneer waterdamp direct bevriest in de koude bovenlucht. De vorm van deze kristallen is meestal zeshoekig, omdat watermoleculen zich in ijs in een hexagonale structuur rangschikken. Daardoor kunnen de kristallen de vorm aannemen van platte schijfjes, langwerpige kolommen of complexe combinaties daarvan.
Wanneer maanlicht deze ijskristallen binnendringt, verandert het van richting. Dit proces heet lichtbreking en wordt beschreven door de wet van Snellius, een fundamentele wet in de optica. Het brekingsindex van ijs verschilt van dat van lucht, waardoor lichtstralen afbuigen wanneer ze van het ene medium naar het andere gaan. Door de specifieke geometrie van zeshoekige prisma’s buigt het licht vaak met een minimale hoek van ongeveer tweeëntwintig graden af. Dit verklaart waarom veel halo-verschijnselen, inclusief bijmanen, op ongeveer 22 graden afstand van de maan worden waargenomen. Bijmanen ontstaan wanneer een deel van de ijskristallen in de atmosfeer een voorkeuroriëntatie heeft. Platte kristallen kunnen bijvoorbeeld horizontaal zweven doordat luchtweerstand ze als kleine parachutes stabiliseert. Wanneer maanlicht door zulke georiënteerde kristallen gaat, wordt het geconcentreerd in specifieke richtingen, vooral links en rechts van de maan langs een denkbeeldige horizontale lijn. Voor een waarnemer op aarde lijkt het dan alsof er twee extra lichtbronnen naast de maan staan.
De helderheid van een bijmaan hangt sterk af van de helderheid van de maan zelf. De maan reflecteert zonlicht, maar is veel zwakker dan de zon. Daarom worden bijmanen meestal alleen goed zichtbaar bij een volle of bijna volle maan. Het menselijk oog is ’s nachts vooral afhankelijk van staafjes in het netvlies, die gevoelig zijn voor licht maar nauwelijks kleuren onderscheiden. Daardoor lijken bijmanen meestal witachtig of lichtgrijs, hoewel onder ideale omstandigheden subtiele kleurverschillen zichtbaar kunnen zijn, met een roodachtige tint aan de binnenkant en een blauwachtige aan de buitenkant. Dit kleurverschijnsel ontstaat door dispersie: verschillende golflengten van licht worden iets verschillend afgebogen.
Bijmanen worden vaak verward met maanhalo’s. Een maanhalo is meestal een volledige lichtkring rond de maan, eveneens op ongeveer 22 graden afstand. Zo’n halo ontstaat wanneer ijskristallen willekeurig georiënteerd zijn en het licht in alle richtingen afbuigen. Een bijmaan daarentegen verschijnt als afzonderlijke heldere vlekken op die halo of op de horizontale lijn door de maan, en vereist een meer geordende oriëntatie van de kristallen. Beide verschijnselen kunnen tegelijkertijd optreden, waardoor een indrukwekkend lichtspektakel aan de hemel ontstaat. Het waarnemen van een bijmaan hangt af van verschillende meteorologische factoren. Er moeten voldoende ijskristallen aanwezig zijn in de hoge atmosfeer, wat vaak het geval is bij dunne sluierwolken die soms nauwelijks zichtbaar zijn. De lucht moet relatief helder zijn, omdat nevel, lage bewolking of lichtvervuiling het contrast verminderen. Bovendien is de kans groter wanneer de maan niet te hoog aan de hemel staat, omdat de geometrie van lichtbreking en waarneming dan gunstiger is. Bijmanen komen relatief vaak voor in koude luchtmassa’s en in de winter, wanneer de bovenlucht kouder is en de vorming van ijskristallen wordt bevorderd.
