یک فضانورد حاضر در ایستگاه فضایی بینالمللی موفق شد تصویری کمنظیر از هاله ماه ثبت کند؛ پدیدهای نوری که معمولاً از سطح زمین دیده میشود، اما این بار از زاویهای کاملاً متفاوت و در ارتفاعی فراتر از ابرها به تصویر درآمده است. این عکس نهتنها زیبایی خیرهکنندهای دارد، بلکه درک ما از رفتار نور در لایههای بالایی جو زمین را نیز عمیقتر میکند.
عکاسی فضانورد از هاله ماه در مدار زمین
این تصویر توسط فضانوردی که بر فراز اقیانوس هند و درون ایستگاه فضایی بینالمللی در حال گردش به دور زمین بود، ثبت شد. در عکس، قوسی باریک از نور ماه دیده میشود که گویی ماه را در آغوش گرفته و اندکی بالاتر از لبه آبیرنگ زمین معلق است.
این صحنه به دلیل جایگاه منحصربهفرد ایستگاه فضایی امکانپذیر شده است؛ جایی بسیار بالاتر از سامانههای جوی و ابرهای متداول که دیدی شفاف به مرزهای جو میدهد.
جادو نیست؛ بازی نور و یخ است
اگرچه این پدیده ظاهری جادویی دارد، اما در واقع حاصل اپتیک نور در تعامل با هوا و بلورهای یخ است؛ جایی که جو زمین بهشدت رقیق میشود. از این ارتفاع، ماه در امتداد خط دید فضانورد پشت لایههای جو قرار گرفته و این قوس نوری نشان میدهد که نور ماه چگونه در میان بلورهای یخ خم شده و پخش میشود.
چگونه هاله ماه مشاهده شد
این پروژه زیر نظر مرکز ISS Crew Earth Observations Facility در مرکز فضایی جانسون ناسا هدایت شده است. این برنامه بر عکاسی فضانوردان تمرکز دارد تا جو زمین، خشکیها، آبها و پدیدههای نوری را برای اهداف علمی و آگاهی عمومی مستند کند.
مزیت مدار پایین زمین
ایستگاه فضایی بینالمللی در مدار پایین زمین و در ارتفاعی کمی بیش از ۲۰۰ مایل دریایی به دور سیاره ما میچرخد. در این ارتفاع، تقریباً تمامی ابرها زیر ایستگاه قرار میگیرند و دیدی شفاف به افق زمین فراهم میشود.
در چنین شرایطی، گاهی ماه دقیقاً پشت لایههای جو قرار میگیرد و هوا مانند یک عدسی عمل میکند؛ عدسیای که نور ماه را برای دوربین بازآرایی میکند.
لایههای جو در افق زمین
در این تصویر، افق زمین بهصورت لایهلایه دیده میشود:
- تروپوسفر با درخششی نارنجیرنگ
- استراتوسفر با رنگی سفید و کمجان
- لایه بالایی با آبی عمیق
در بالاتر از اینها، مزوسفر قرار دارد؛ ناحیهای بسیار سرد در ارتفاع ۳۰ تا ۵۴ مایلی که گاهی یخهای نادری در آن شکل میگیرند و قطعه نهایی این معمای نوری را کامل میکنند.
هاله ماه چگونه شکل میگیرد
وقتی نور ماه از میان بلورهای یخ عبور میکند، جهت حرکت آن درون این بلورها تغییر مییابد و اندکی به رنگهای مختلف تجزیه میشود. نتیجه این فرایند، شکلگیری قوسها و حلقههای نوری اطراف ماه است.
بهطور کلاسیک، هاله ماه بهصورت حلقهای با شعاع تقریبی ۲۲ درجه پیرامون ماه تعریف میشود که درون آن آسمان تیرهتر به نظر میرسد. این شعاع مشخص به دلیل شکست نور هنگام عبور از یک محیط به محیط دیگر تثبیت میشود.
چرا فقط یک قوس دیده میشود؟
در عکس ثبتشده، تنها بخشی از هاله دیده میشود، زیرا لایه حاوی یخ از آن زاویه دید، بهطور کامل ماه را احاطه نکرده بود. حتی تغییرات بسیار ظریف در جهتگیری بلورها میتواند حلقه کامل را به یک قوس روشن و ظریف تبدیل کند.
هندسه بلورها اهمیت زیادی دارد، زیرا صفحات و ستونهای ششضلعی نور را به شیوههای متفاوتی منحرف میکنند. در ابرهای نازک و مرتفع، همین تغییرات جزئی باعث میشود بخشهایی از قوس پررنگتر شوند یا محو گردند.
یخ در این ارتفاع، پدیدهای نادر
بخار آب میتواند به ارتفاعات بسیار بالا صعود کند، با ذرات گردوغبار برخورد داشته باشد و به بلورهای یخ میکروسکوپی تبدیل شود؛ آن هم در ارتفاعی بسیار بالاتر از ابرهای معمولی.
پژوهشهای اخیر نشان میدهد که این لایههای یخی مرتفع، که بالاترین یخهای موجود در جو زمین به شمار میروند، در سردترین نواحی تابستانی و در نزدیکی ارتفاع ۵۰ مایلی شکل میگیرند.
نقش امواج گرانشی
این یخها بهشدت نسبت به تغییرات دمایی کوچک و حرکات عمودی حساس هستند. امواج گرانشی که بهصورت نوسانهایی رو به بالا در چگالی هوا از طوفانها و عوارض زمین ایجاد میشوند، میتوانند ساختارهایی ظریف بسازند که با تغییر مسیر مدار، ظاهر شده یا ناپدید شوند.
سالها مشاهده ماهوارهای نشان داده است که این ساختارهای شبتاب چگونه رفتارشان تغییر میکند و چه ارتباط نزدیکی با لایههای پایینتر جو دارند. به گفته دکتر جیمز راسل سوم، پژوهشگر ارشد مأموریت AIM ناسا، این یافتهها درک پیشین ما از چرایی شکلگیری و تغییرات این پدیدهها را دگرگون کرده است.
چرا ماه کامل به نظر میرسید؟
در زمان ثبت تصویر، ماه در فاز هلال افزاینده قرار داشت، اما تنظیمات نوردهی دوربین باعث شد کل قرص ماه روشنتر دیده شود و در امتداد لبه آن، درخششی پخش شود.
این موضوع باعث میشود یک هلال باریک، گردتر به نظر برسد، در حالی که لبه روشن ماه همچنان مرز بخش آفتابخورده را با وضوح کامل نشان میدهد.
نوردهی طولانیتر همچنین درخشش ضعیفی را که از بازتاب نور زمین بر بخش تاریک ماه ایجاد میشود، تقویت میکند. این درخشش که Earthshine نام دارد، قرص ماه را نرمتر نشان داده و حس کامل بودن آن را تشدید میکند.
درسهایی از این هاله ماه
تصاویر ثبتشده از مدار زمین، همترازیهای لحظهای را شکار میکنند که اغلب از دید حسگرهای خودکار پنهان میماند. این تصاویر، فیزیک کتابهای درسی را به آسمان واقعی پیوند میدهند.
این عکس مانند یادداشتی میدانی از لبه فضاست؛ جایی که اپتیک، هواشناسی و شیمی در مقیاسی سیارهای به هم میرسند. هاله ماه که بالای لبه تاریک زمین معلق است، به ما اجازه میدهد فیزیک را در عمل ببینیم؛ آن هم بدون ترک سکویی که تنها ۲۰۰ مایل با سطح زمین فاصله دارد.
اگر به پدیدههای نوری و شگفتیهای فضا علاقهمند هستید، مقالات مرتبط ما را بخوانید و دیدگاه خود را در بخش نظرات با ما به اشتراک بگذارید.
