تصویری نادر از پدیده های نوری گذرای جو، وقتی Sprite و ELVE هم زمان آسمان را روشن کردند
به گزارش مجله زعفران، شب آرامی بر فراز دریای آدریاتیک حاکم بود، اما در لایه هایی از آسمان که چشم انسان معمولاً به آن ها نمی رسد، اتفاقی کم سابقه در حال شکل گیری بود. یک صاعقه ٔ بسیار قدرتمند، انرژی خود را نه فقط به زمین، بلکه به تمام جو پیرامون پراکند. این میدان الکتریکی صدها کیلومتر توسعه یافت و درست بالای شهر کوچک پوسانیو در شمال ایتالیا، صحنه ای استثنایی را رقم زد.
در همان لحظه، دو پدیده ٔ نادر از خانواده ٔ پدیده های نوری گذرای جو (Transient Luminous Events) به طور هم زمان ظاهر شدند. Sprite و ELVE، دو رخداد بسیار سریع و بسیار کمیاب، در کسری از ثانیه آسمان را روشن کردند.
آنچه این رویداد را ویژه تر کرد، فقط وقوع هم زمان این دو پدیده نبود، بلکه ثبت آن ها در یک قاب واحد بود. تصویری که بعدها توجه پژوهشگران، علاقه مندان علم و عکاسان نجومی را جلب کرد. این عکس نادر از Sprite و ELVE نشان می دهد که جو زمین هنوز هم رازهایی دارد که فقط با شانس، صبر و دقت می توان به آن ها نزدیک شد. پدیده هایی که نه افسانه اند و نه خیال، بلکه نشانه هایی زنده از پویایی لایه های بالایی جو هستند.
ثبت هم زمان Sprite و ELVE، لحظه ای نادر در پژوهش پدیده های جوی
چند هفته پیش، یک صاعقه ٔ غیرمعمولاً قدرتمند بر فراز دریای آدریاتیک آزاد شد. این صاعقه فقط یک تخلیه ٔ الکتریکی ساده نبود، بلکه میدان الکتریکی گسترده ای ایجاد کرد که در لایه های مختلف جو انتشار یافت. چنین میدان هایی می توانند صدها کیلومتر حرکت نمایند و اثر خود را در نقاطی دورتر از محل صاعقه نشان دهند.
در این رویداد خاص، اثر صاعقه تا بالای شهر پوسانیو در شمال ایتالیا رسید، جایی نه چندان دور از ونیز. در آن ارتفاع، شرایط برای شکل گیری دو پدیده ٔ نوری گذرا به طور هم زمان فراهم شد. Sprite که به صورت ساختاری قرمز و شاخک مانند دیده می شود، و ELVE که به شکل دیسکی پهن و سرخ رنگ ظاهر می شود.
هم زمانی این دو پدیده بسیار نادر است، زیرا هرکدام به شرایط خاصی از انرژی و میدان الکترومغناطیسی احتیاج دارند. ثبت آن ها در یک فریم، نه فقط از نظر بصری، بلکه از نظر علمی نیز اهمیت دارد. این تصویر نشان می دهد که یک صاعقه ٔ فوق العاده قوی چگونه می تواند چندین واکنش زنجیره ای را در لایه های بالایی جو فعال کند.
چنین تصاویری به پژوهشگران یاری می نمایند تا درک دقیق تری از رفتار الکتریکی جو زمین به دست آورند. در عین حال، این عکس یادآور محدودیت ابزارهای انسانی در ثبت رخدادهایی است که تنها چند میلی ثانیه دوام دارند.
عکاسی که صبر را به ابزار علمی تبدیل کرد
این تصویر استثنایی به وسیله والتر بینوتو، عکاس ایتالیایی، ثبت شده . او پیش تر پیروز به دریافت جایزه ٔ معتبر Wildlife Photographer of the Year شده و سال هاست که به ثبت پدیده های جوی کمیاب علاقه دارد. تمرکز بینوتو تنها بر زیبایی تصویر نیست، بلکه بر ثبت لحظه هایی است که معمولاً از دست ابزارهای معمولی می گریزند.
بینوتو بیش از ده سال است که به طور تخصصی به عکاسی از Sprite می پردازد و در این مدت صدها نمونه از این پدیده را ثبت نموده است. با این حال، ELVE برای او نیز رخدادی نادر محسوب می شود. به گفته ٔ خودش، تا امروز فقط سه بار پیروز به ثبت ELVE شده که یکی از آن ها همین تصویر هم زمان Sprite و ELVE است.
این میزان کمیابی به دلیل ماهیت بسیار سریع و گسترده ٔ ELVE است. این پدیده در ارتفاع یونوسفر (Ionosphere) رخ می دهد و می تواند صدها کیلومتر توسعه یابد. ثبت چنین رویدادی احتیاجمند تجهیزات خاص، آمادگی دائمی و البته شانس است.
بینوتو برای این کار از دوربینی استفاده می نماید که برای عکاسی نجومی اصلاح شده و حساسیت بالاتری به نور فروسرخ (Infrared) دارد. این ویژگی امکان ثبت نورهای ضعیفی را فراهم می نماید که با چشم غیرمسلح دیده نمی شوند. در اینجا، صبر و دانش فنی به ابزارهایی علمی تبدیل می شوند. تصویری که به دست آمده، فقط یک عکس زیبا نیست، بلکه داده ای بصری از یکی از ناشناخته ترین رفتارهای جو زمین است.
ELVE و Sprite دقیقاً چه هستند و چرا این قدر نادر دیده می شوند؟
ELVE مخفف عبارت Emission of Light and Very low-frequency perturbations due to Electromagnetic pulse sources است. با وجود نام طولانی و عجیب، ماهیت آن نسبتاً روشن است. این پدیده زمانی رخ می دهد که یک صاعقه ٔ بسیار قدرتمند، پالس الکترومغناطیسی (Electromagnetic Pulse) شدیدی فراوری کند. این پالس به سمت بالا حرکت می نماید و وقتی به یونوسفر می رسد، لایه ای وسیع از گازها را به طور هم زمان برمی انگیزد. نتیجه، حلقه ای سرخ رنگ و تخت است که تنها چند میلی ثانیه دوام دارد.
ELVE برخلاف صاعقه، نقطه ای نیست و می تواند صدها کیلومتر گسترده شود. به همین خاطر است که عکاسان آن را شبیه یک بشقاب پرنده یا دیسک نورانی توصیف می نمایند. این گستردگی، ثبت دقیق آن را بسیار سخت می سازد.
Sprite اما ساختاری کاملاً متفاوت دارد. این پدیده به صورت تخلیه ٔ الکتریکی عمودی و شاخک دار دیده می شود که از بالای طوفان به سمت لایه های بالاتر جو حرکت می نماید. Sprite به زمین برخورد نمی نماید، بلکه به ارتفاعی میان 50 تا 90 کیلومتر می رسد، ارتفاعی که تقریباً به مرز قراردادی فضا نزدیک است.
رنگ قرمز Sprite و ELVE به دلیل برانگیختگی اتم های نیتروژن (Nitrogen) در جو بالایی است. این همان عنصری است که گاهی لبه های پایینی شفق های قطبی را نیز سرخ رنگ می نماید، با این تفاوت که در شفق، منبع انرژی از فضا می آید، نه از صاعقه ٔ زمینی.
این دو پدیده به شدت گذرا هستند. طول عمر آن ها در حد میلی ثانیه است و همین ویژگی باعث شده پژوهش درباره ٔ آن ها هنوز محدود و سخت باشد.
نام هایی شبیه افسانه، پدیده هایی کاملاً واقعی
اگر نام Sprite یا ELVE حس داستان های اسطوره ای را زنده می نماید، این تصادفی نیست. در دانش جوشناسی، گروهی از پدیده ها با عنوان کلی پدیده های نوری گذرای جو شناخته می شوند که بسیاری از آن ها نام هایی برگرفته از فولکلور دارند. TROLL، Pixie، GHOST، Gnome و حتی Blue Jet همگی نمونه هایی از این نام گذاری هستند.
این نام ها بیشتر از آنکه علمی باشند، توصیفی اند. دانشمندان در نخستین مواجهه با این نورهای عجیب، شباهت هایی میان شکل آن ها و موجودات افسانه ای دیده اند. اما پشت این نام ها، فرآیندهایی کاملاً فیزیکی و قابل میزان گیری قرار گرفته است.
وجه مشترک همه ٔ این پدیده ها، ارتباط آن ها با طوفان های شدید است. با این حال، برخلاف صاعقه، جهت حرکت آن ها رو به بالاست. آن ها انرژی را از زمین به سمت لایه های بالایی جو منتقل می نمایند. همین جهت غیرمعمول، سال ها باعث شد که وجودشان تنها در حد گزارش های پراکنده باقی بماند.
تا پیش از پیشرفت دوربین های حساس و ابزارهای ثبت سریع، بسیاری از این پدیده ها یا دیده نمی شدند یا جدی گرفته نمی شدند. امروزه، ترکیب فناوری و تجربه ٔ انسانی، امکان ثبت آن ها را فراهم نموده است.
نام های افسانه ای شاید غیرعلمی به نظر برسند، اما به شکل عجیبی با ماهیت رازآلود این نورها هماهنگ اند. آن ها یادآور این واقعیت اند که حتی در قرن بیست ویکم، آسمان هنوز چیزهایی دارد که کاملاً رام دانش نشده اند.
از شاتل فضایی تا دوربین زمینی، تاریخچه ٔ کشف این نورهای گریزان
ELVE پدیده ای نسبتاً تازه در تاریخ علم است. نخستین بار در سال 1990، به وسیله خدمه ٔ شاتل فضایی Discovery و در جریان مأموریتی که کاوشگر Ulysses را برای پژوهش خورشید به فضا می فرستاد، شناسایی شد. از آن ارتفاع، دید بهتری نسبت به لایه های بالایی جو وجود داشت و امکان ثبت نورهای بسیار کوتاه فراهم شد.
Sprite اندکی زودتر شناخته شد. نخستین تصویر ثبت شده از آن به سال 1989 بازمی شود. پیش از آن، گزارش هایی پراکنده از نورهای عجیب بالای طوفان ها وجود داشت، اما مدرک تصویری معتبری در دست نبود. این کشفیات نشان دادند که طوفان های زمینی فقط پدیده هایی محلی نیستند، بلکه اثر آن ها می تواند تا مرز فضا امتداد یابد. این موضوع نگاه پژوهشگران را به ارتباط میان زمین، جو و فضا تغییر داد.
با وجود این پیشرفت ها، ثبت Sprite و ELVE همچنان چالش برانگیز است. سرعت بسیار بالا، گستردگی مکانی و وابستگی به شرایط خاص جوی، باعث می شود بسیاری از این رویدادها بدون ثبت باقی بمانند. به همین خاطر است که هر تصویر پیروز، ارزش علمی و مستنداتی دارد.
امروزه، عکاسان آماتور و حرفه ای با دسترسی به اطلاعات و تجهیزات بهتر، نقش مهمی در ثبت این پدیده ها ایفا می نمایند. علم دیگر فقط در آزمایشگاه یا ماهواره شکل نمی گیرد، بلکه گاهی پشت یک سه پایه ٔ ساکت در دل شب.
خلاصه نهایی
این تصویر نادر نشان می دهد که چگونه یک صاعقه ٔ بسیار قدرتمند می تواند دو پدیده ٔ نوری گذرای جو یعنی Sprite و ELVE را هم زمان فعال کند. ثبت هم زمان Sprite و ELVE به دلیل سرعت بسیار بالا و شرایط خاص جوی، رخدادی بسیار کمیاب است.
رنگ سرخ این پدیده ها از برانگیختگی نیتروژن در لایه های بالایی جو ناشی می شود. این عکس اهمیت نقش عکاسان آسمان و ابزارهای پیشرفته را در فهم بهتر پویایی جو زمین نشان می دهد.
سؤالات رایج (FAQ)
Sprite و ELVE دقیقاً چه تفاوتی با صاعقه دارند؟
این پدیده ها به سمت بالا و در لایه های بالایی جو رخ می دهند، در حالی که صاعقه به سمت زمین تخلیه می شود. طول عمر آن ها بسیار کوتاه تر است.
چرا ثبت هم زمان Sprite و ELVE نادر است؟
هرکدام به شرایط خاصی از انرژی و میدان الکترومغناطیسی احتیاج دارند و هم زمانی این شرایط به ندرت اتفاق می افتد.
دلیل رنگ قرمز Sprite و ELVE چیست؟
این رنگ به دلیل برانگیختگی اتم های نیتروژن (Nitrogen) در جو بالایی ایجاد می شود.
آیا این پدیده ها خطرناک هستند؟
خیر. Sprite و ELVE در ارتفاعات بسیار بالا رخ می دهند و خطری مستقیم برای انسان ندارند.
آیا عکاسان غیرحرفه ای هم می توانند آن ها را ثبت نمایند؟
بله. با تجهیزات مناسب، آگاهی از شرایط جوی و صبر، این کار امروز نسبت به گذشته آسان تر شده است.
دکتر علیرضا مجیدی
پزشک، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران
دکتر علیرضا مجیدی، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران .
با بیش از 20 سال نویسندگی ترکیبی مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
دربارهٔ علیرضا مجیدی در خبرنگاران