سينما السماء.. أسرار العروض الضوئية التي تزين الغلاف الجوي
على مسرح عظيم بعرض السماء وبدقة تفوق كل تقنية وصل إليها الإنسان، تتعدد عليه العروض وتتنوّع المشاهد، وتمتزج السدل الملونة وتختلط نقوشها بزخارفها، فيظهر عظيم صنع الخالق. ويقف الإنسان منذ فجر البشرية الأول أمام هذا اللحن السرمدي يستمع ويشاهد أعزوفة تتوهج في كلّ يوم وعشيّة، فالعروض كثيرة ولا عرض يشبه سابقه.
إنّ السماء عدسة الإنسان إلى الكون، وفيها التركيبة السحرية لحماية الكائنات الحيّة من أي تطفل خارجي، وهي القاعة العظيمة التي يقف عليها الجوق السيمفوني بجميع عازفيه من نجوم وكواكب وشهب ومذنبات وبقية الطاقم الموسيقي، فضلا عن ذكر “المايسترو” نجم المجموعة الشمسية الشمس، صاحبة الفضل الكبير على توهج سماء الأرض.
ولم يكن الإنسان مغرما بشيء في الطبيعة كما تعلّق فؤاده وعيناه بالسماء، فلا يكاد أن يمد ببصره إلى بقعة فيها حتى يرى لألاء نجمة ما، أو ظهور زخة شهب، أو تراقص أضواء القطبين فوقه. وما أكثرها هي الظواهر الفلكية والسماوية التي تطرأ باستمرار.
وفي هذا المقال، نستعرض أبهر تلك الظواهر وأجلّها، بالإضافة إلى الحديث عن سبب حدوثها وأفضل الأوقات لمراقبتها للاستمتاع بتجربة فريدة من نوعها، وكما قال المحاضر والفيلسوف الأمريكي “رالف والدو إمرسون”: السماء هي المعرض المرئي الفريد القابع فوق رؤوسنا.
احتراق النيازك.. حفلة استقبال الأرض للشهب
تُعرف الشهب على أنها أجرام سماوية صغيرة تسبح في الفضاء بالقرب من الأرض، وتخترق الغلاف الجوي بسرعة عالية للغالية، أي ما يعادل 11-72 كيلومترا في الثانية، مما ينتج عنه انضغاط الهواء في المقدمة بشكل هائل، وعندما ينضغط الغاز فإنّ الحرارة ترتفع وتصل إلى 1650 درجة مئوية.
وهذه الحرارة العالية هي سبب حدوث البريق الخاطف في السماء، ونظرا لحجمها الصغير فإنّ الشهب بسبب الاحتكاك تحترق وتتفتت إلى أن تتحول إلى ذرات متبخرة في الهواء. وفيزيائيا، فإن درجة الحرارة العالية للاحتكاك تؤين الهواء الذي يعبره الشهاب، وهذا التأين هو سبب الوهج الذي يظهر بألوان مختلفة، بحسب العنصر المتأين.
رغم ذلك فإن بعض هذه الشهب قد تتمكن من النجاة بسبب حجمها الكبير نسبيا، ويفترض العلماء أنّ كسفا فضائية حجرية ومعدنية ربما لا يقل حجمها عن حجم كرة السلة يتمكن جزء منها من النفاذ والوصول إلى سطح الأرض.1
وعندما تصل هذه الجسيمات إلى الأرض، فإن مسماها العلمي يتغير من شهب إلى نيازك، وبسبب وجود الغلاف الجوي للأرض، لا نشاهد سقوط النيازك بكثرة بقدر ما نشاهده من احتراق الشهب في السماء. وتترك عملية الاحتراق أثر وميض سريع يظهر بخط مستقيم قبل أن يختفي في جزء من الثانية.
زخات الشهب.. بقايا المذنبات التائهة في السماء
وفي مناسبات عدّة تشهد سماء الأرض وابلا من الشهب تمطر عليها من بقعة معيّنة في السماء، وتعرف بـ”زخات الشهب” (Meteor shower)، وهي مجموعة من بقايا شظايا المذنبات -وربما الكويكبات- التي تتخذ لنفسها مدارات حول الشمس، وتتقاطع هذه المدارات مع مدار الأرض في أوقات محددة من السنة.
وتعد “الرباعيات” (Quadrantids) أول هذه الزخات السنوية، وتحدث بين نهاية ومطلع كل عام، وتصل ذروتها في الثالث والرابع من يناير/كانون الثاني، ويمكن رؤيتها في النصف الشمالي من الكرة الأرضية.
كما أنّ مذنب هالي الشهير تُنسب إليه زختا إيتا الدلويات (Eta Aquarids) و”الجباريات” (Orionids)، ويمكن رصد “الجباريات” في 21 أكتوبر/تشرين الأول من كل عام بمعدل شهاب في كل دقيقة.
رصد المذنبات.. نذير الشؤم الذي قتل ملك إنجلترا
ما من أحد يخفق في تحديد هوية المذنب، فكما أن سماء الأرض مليئة بالأجرام السماوية المتلألئة، فإن رؤية مذنب إذا كان كبيرا وواضحا قد يعد من أسهل عمليات الرصد، لأنّ المذنبات بطيئة الحركة.
فاسمه المذنب يتضح أنه يعني صاحب الذنب، وهو جسم صخري/ جليدي يتراوح حجمه بين بضعة أمتار إلى عشرات الكيلومترات، ويسبح بالفضاء وفق مدارات معلومة، وعند اقترابه في مداره حول الشمس، فإنّ الحرارة تذيب أو تسامي بعض الجليد عن سطحه، وبفضل الرياح الشمسية يتشكل ذيل من الغبار يمتد بالاتجاه المعاكس لاتجاه الشمس، وربما تشكل ذيل غازي أزرق كذلك.
والمذنبات من الأجرام السماوية التي عاصرت الإنسان منذ القدم، وتاريخيا تُعد نذير شؤم بالنسبة لكثير من الشعوب، ففي السادس من مايو/أيار عام 1910 اعتقد البريطانيون أن مذنب هالي قتل ملك إنجلترا إدوارد السابع حين ظهر في سماء المملكة ذلك اليوم، وشاع هذا المعتقد حتى بات إيمانا راسخا، على الرغم من أنه لا أحد يعلم كيفية حدوث هذا الأمر، لكنه حدث على أي حال.
كما آمن الإنجليز بأنّ ظهور المذنب دلالة على غزو الألمان لبلادهم، وذات الأمر ينطبق على الفرنسيين الذي اعتقدوا بأن المذنب كان سببا في إغراق نهر السين.
وفي عام 1910 عادت الشائعات مجددا فجأة تزامنا مع ظهور مذنب هالي الذي تعزى تسميته إلى عالم الفلك البريطاني “إدموند هالي”، فقد تنبأ وفق حساباته الرياضية والسجلات التاريخية بأن هذا الجرم السماوي يظهر في سماء الأرض كل 76 عاما.
الميكانيكا السماوية.. أنوار العلم تبدد ظلمات الدجالين
وقد تكهّن بعض الدجالين بإرساله رسالة للمرصد الملكي (Royal Observatory) في ذلك العام مخبرا بحدوث كوارث طبيعية على الكرة الأرضية، كأن تختلط أحواض مياه المحيط الهادئ بالمحيط الأطلسي، وأن تنجرف غابات قارتي أمريكا الشمالية والجنوبية بسبب الانهيار الجليدي في القطبين، وستحدث حالة من الارتباك الفوضوي الذي يعم الكوكب.2
وهذا ما جرى نفيه منذ قرون طويلة بفضل جهود العلماء لتبديد الخرافات والأساطير التي صنعها أصحاب الدجل، فلا علاقة مطلقا بأقدار الخلائق بما يحدث في الفلك من ظهور مذنبات وغيره.
إنّ دراسة المدارات والأفلاك تُعد أحد الأساسيات التي تتناول علم الفلك، ويُطلق عليها الميكانيكا السماوية أو الديناميكا الفلكية (Celestial Mechanics)، وهي تتيح الفرصة لدراسة خصائص مدار أي جرم أو مركبة فضائية للتنبؤ بالحركة المستقبلية مع الأخذ بالاعتبار السرعة والاتجاه وقوة الجاذبية.
وهذا ينطبق تماما على المذنبات التي بمعرفة بعض خصائص مدارتها -وأهمها خاصية الانحراف المداري (eccentricity)- يمكننا تحديد الفترة المدارية التي يستغرقها لكي يظهر مجددا. ولأن المذنبات نادرة الظهور نسبيا وتستغرق وقتا طويلا، لا تكون الفرصة سانحة دوما لرصدها، فعلى سبيل المثال فإن المذنب “هيكوتيك” (Hyakutake) ظهر قبل 20 عاما وكان أقرب مذنب يمر بجانب الشمس منذ 9000 سنة، ولكي نراه مجددا فإن علينا الانتظار لـ 113782 سنة أخرى.3
القمر الدموي.. ظاهرة انكسار ألوان الطيف
إن ظاهرتي الخسوف والكسوف تعد إحدى الصفات الإعجازية التي يتسم بها صنع الخالق، فهو اصطفاف على استقامة واحدة لثلاثة أجرام سماوية متباينة الحجم في كون عظيم ومهيب، تفصل بينهما مسافات شاسعة جدا، فمتوسط المسافة بين القمر والأرض 384 ألف كيلومتر، ومتوسط المسافة بين هذين الجرمين السماويين والشمس يعادل 149.5 مليون كيلومتر.
إنها ظاهرة أشبه بعملية التئام ووئام بين الأجرام السماوية لبضع ساعات في ظل الجداول المزدحمة، وتحدث ظاهرة خسوف القمر حينما يسقط ظل الأرض على القمر فيغطيه كله أو جزءًا منه. وفي هذه الأثناء يتحول القمر أحيانا نادرة إلى اللون الأحمر، وشاعت تسميته باسم “القمر الدموي” (Blood Moon).
والسبب وراء تحوله لهذا اللون هو كيفية تفاعل أشعة الشمس مع الغلاف الجوي للأرض، فكما هو مكتشف على يد العالم الانجليزي “إسحاق نيوتن” فإن الضوء يتكوّن من ألوان الطيف، ابتداء من اللون الأحمر صاحب الطول الموجي الأطول، وانتهاء باللون الأزرق صاحب الطول الموجي الأقصر، وعندما تسقط أشعة الشمس على الغلاف الجوي ينتشر اللون الأزرق في الغلاف الجوي، بينما ينكسر اللون الأحمر فيسقط على مسافات بعيدة ويظهر على القمر. إنّها شبيهة بعميلة تنقية الضوء أو استخدام “الفلتر” بوساطة العدسات الملونة.4
بدر البدور.. ظاهرة اصطفاف الأجرام السماوية
عندما يكون القمر عند أقرب مسافة له مع الأرض ويحدث الخسوف، فإنّ هذه الحادثة تمتلك مسمى خاصا بها، إذ يبدو القمر أكبر ومشعا أكثر من ذي قبل، ويُطلق عليه “بدر البدور” (Super Moon). ويحدث خسوف القمر في العادة مرتين كل عام، في بداية العام ونهايته، وفي حالات يحدث 3 مرات أو لا يحدث مطلقا، ويعتمد ذلك على حركة القمر في مداره حول الأرض. في حين يحدث كسوف الشمس بشكل متكرر أكثر في العام الواحد، إذ يتراوح بين مرتين إلى خمس مرات.5
وعملية حدوث كسوف الشمس مغايرة بعض الشيء مع استنادها على نفس المبدأ، وهو اصطفاف الأجرام السماوية باستقامة واحدة، إذ يحدث الكسوف حينما يشكل القمر حاجزا بين الشمس والأرض، فيحجب القمر أشعة الشمس من الوصول إلى جزء من سطح الأرض.
ويعود الفضل لظاهرة كسوف الشمس الكلي في التعرف على الغلاف الجوي للشمس، فعند حدوث الكسوف يحجب القمر الضوء الساطع لسطح الشمس، ويظهر الغلاف الجوي للشمس بوضوح تام، وقد استطاع العلماء الكشف عن الغلافين الخارجيين وهما الكروموسفير أو الطبقة اللونية (chromosphere) والكورونا أو الإكليل الشمسي (Corona)، ويمكن معرفتهما بواسطة التوهجات البلازمية التي تشبه الخيوط الممتدة لمسافات تصل إلى 5 ملايين كيلومتر.6
ألوان الطيف.. أسرار احتفالات الضوء بنزول المطر
ألوان الطيف -أو كما تُعرف بقوس قزح أو قوس الألوان- هي تلك الظاهرة الطبيعية الخلابة التي تعقب هطول الأمطار، ولعلّها من المشاهد المحببة دوما للأطفال وحتى الراشدين، لما تحمله من رسائل سماوية مفعمة بالحياة، فالأرض تنتعش بعد هطول المطر، والكائنات تبتهج وتسر بغنيمة السماء.
وتعد ظاهرة قوس الألوان مثالا حقيقيا لعمل الضوء وخصائصه، فشعاع الشمس يمر بعدة مراحل فيزيائية عند مروره عبر قطرات المطر، إذ ينكسر لحظة دخول القطرة فينعكس داخلها، وينكسر مجددا عند الخروج، ثم يتشتت في الأرجاء صانعا قوسا من مجموعة الألوان، وتعرف بألوان الطيف.
من الممكن أن يتخذ القوس شكل محيط دائرة كاملة، لكنه في العادة يكون نصف دائرة، ويقع مباشرة في زاوية 42 درجة من الاتجاه المعاكس لمصدر الضوء “الشمس”. وما يصعب إدراكه هو أن قوس قزح لا يوجد في مسافة معلومة بالنسبة للمراقب، لأنه ليس مادة فيزيائية يمكن الاقتراب منها، بل إنه انعكاس وهمي للضوء.
فعلى سبيل المثال لو أنّ أحدا كان يراقب قوس الألوان من مسافة معينة، ثمّ لاحظ أنّ أحدا آخر يقف تماما تحت القوس، فلعلّه يظن بأنّ الآخر يرى القوس يمرّ من فوقه، لكن في حقيقة الأمر سيتغيّر موقع القوس في عين المراقب الآخر بحيث تكون الزاوية هي نفسها بالنسبة لزاوية المراقب الأول، الزاوية 42 درجة، فتكون النتيجة أن ابتعد القوس عن المراقب الثاني.7
ويحدث أحيانا أن يتشكل قوسا قزح في أكثر الأحيان، كما يعود الفضل للعلماء اليوم في إيجاد صياغة رياضية لتشكل هذا القوس الملّون، ومعرفة زاوية الرؤية المقدّرة بـ42 درجة وفق النموذج الرياضي.
الشفق القطبي.. تموجات الرياح الشمسية في الغلاف الجوي
يتطرق الأديب القدير “ويليام شكسبير” في مسرحيته الشهيرة “روميو وجوليت” إلى لفظ “أورورا” (Aurora)، إشارة لمطلع الفجر وضوء الصبح المرتحل، وهو الاسم الذي أطلقه الرومان على الآلهة الرومانية التي كانت تحلق من الشرق إلى الغرب معلنة قدوم الشمس. وهي كذلك التسمية ذاتها بالإنجليزية المستخدمة لظاهرة الفلك المميزة الشفق القطبي أو الأضواء القطبية أو الفجر القطبي.
إنّ للشفق القطبي منظرا أخاذا وفاتنا، إذ يبدو كعالم خيالي جامح حاضر على كوكب الأرض، ويظهر كستائر مضيئة متموجة تعبث بها الرياح في ليلة خريفية باردة، أو كأوتار بيانو متراقصة على حركة عزف المفاتيح، ويفوق وصفها كل معنى لعين المشاهد، لعجز الحواس عن إدراك سحرها.
والشفق القطبي ظاهرة فلكية تقع على كوكب الأرض إثر تفاعل كيميائي كهربائي بين المجال المغناطيسي للأرض والرياح الشمسية (Solar wind) على ارتفاعات عالية من سطح الكوكب، وتظهر نتيجة هذا التفاعل في هيئة شرائط ضوئية متوهجة في السماء، ويمكن رؤيتها بوضوح في ساعات الليل في مناطق خطوط العرض العليا من الكرة الأرضية كالنرويج وألاسكا شمالا، وأستراليا جنوبا.
وتحدث هذه التفاعلات في القطبين المغناطيسيين للكوكب، ولا تتفرد الأرض بهذه الظاهرة الفلكية فحسب، بل تطرأ على مجموعة أخرى من كواكب المجموعة الشمسية، على شرط أن يكون للكوكب مجال مغناطيسي وغلاف جوي سميك كزحل والمشتري.8
ويختلف لون العروض الشفقية الضوئية باختلاف نوع التفاعلات، فاللون الأحمر يصدر من الأوكسجين، وأما الأخضر فمن النيتروجين.
كما أن شدة وكثافة العروض تعتمد على النشاط الشمسي (Solar activity) وعلى حالة توهج الشمس، فكلما نشطت ازدادت ازداد بريق العروض وكثافتها. ويعوّل اليوم محبو الظواهر الفلكية على مراقبة النشاط الشمسي باستمرار بواسطة الأقمار الصناعية المكلفة بذلك.
ظاهرة الشموس الثلاث الكاذبة.. أوهام الطقس البارد
إنه لمن المثير والمريب أن يرى المرء 3 شموس بدلا من واحدة، أو أن يرى هالة عظيمة تحيط بالشمس في كبد السماء، ولا يبدو الأمر حديثا من وحي الخيال، بل إن الغلاف الجوي للأرض -بالاشتراك مع الضوء- يسعى دوما إلى إدهاشنا.
إن ظاهرة الشموس الكاذبة (Sun dogs) تعد إحدى الظواهر التي تعتمد على الخدع البصرية، إذ تتمثل بظهور شموس زائفة، ويمكن حدوث هذه الظاهرة في الأجواء الباردة، وكلما كان الطقس باردا ازدادت احتمالية الظهور.
إذ تنعكس أشعة الشمس على صفائح البلورات الثلجية الموجودة في السحب الرقيقة العالية، فيتكون زوجان من البقع الضوئية، فيُخيّل للمراقب أنهما شمسان أخريان، ويظهران على نفس ارتفاع الشمس ويوجدان عن يمين وعن شمال الشمس بمسافة متساوية تقدّر بـ22 ضعف حجم الشمس.
وهناك خدعة بصرية أخرى تُعرف بالهالات الضوئية أو الأثير الضوئي (Halo)، وهي تُرى كقرص كبير حول الشمس يصل نصف قطره إلى 22 ضعف حجم الشمس الظاهري، وهي من الظواهر التي تعتمد على انكسار الضوء بواسطة ملايين من البلورات الثلجية سداسية الشكل. وتطرأ الظاهرة نفسها على القمر، إذ يتشكل ذات القرص حول القمر أو البدر إن صح التعبير، ويُسمى حينئذ حلقة القمر أو هالة الشتاء.9
إنّ الظواهر الفلكية والطبيعية لا يمكن حصرها، ومهما تكررت وتعددت فإنها في كل مرّة تحمل معها ذات البهجة والدهشة، فلا تمل العين من رؤيتها ولا تسأم. ومنها ما هو في طور الاكتشاف كظاهرة البرق البركاني، ومنها ما تتفطر له القلوب كالأعاصير الرعدية المهيبة وظواهر أخرى.
المصادر:
[1] محررو الموقع (التاريخ غير معروف). ما هو حجم النيزك حتى يصل إلى الأرض؟ تم الاسترداد من: https://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/comet.htm
[2] سيمون، مات (2015). خطأ خيالي: في ذلك الوقت اعتقد الناس أن مذنبًا قد يسممنا بالغاز جميعا حتى الموت. تم الاسترداد من: https://www.wired.com/2015/01/fantastically-wrong-halleys-comet/
[3] بيكرل، جون (2006). أشهر 10 مذنبات. تم الاسترداد من: https://www.newscientist.com/article/dn9975-top-10-comets/
[4] كالجيهان، جوناثان (2021). دليل خسوف القمر: متى نراه وكيف؟ تم الاسترداد من: https://www.nhm.ac.uk/discover/lunar-eclipse-guide-what-they-are-when-to-see-them-and-where.html
[5] محررو الموقع (التاريخ غير معروف). وتيرة حدوث خسوف القمر وكسوف الشمس في العام. تم الاسترداد من: https://www.britannica.com/science/eclipse/The-frequency-of-solar-and-lunar-eclipses
[6] محررو الموقع (2021). ما هو غلاف الشمس الجوي كورونا؟ تم الاسترداد من: https://spaceplace.nasa.gov/sun-corona/en/
[7] محررو الموقع (2015). تشكل ألوان الطيف. تم الاسترداد من: https://www.physicsclassroom.com/class/refrn/Lesson-4/Rainbow-Formation
[8] الشريف، يمان (2020). الشفق القطبي.. رقص على أنغام الشمس. تم الاسترداد من: https://ajmn.tv/gaunz
[9] محررو الموقع (التاريخ غير معروف). كيف تتكون الهالات والشموس الكاذبة وأعمدة الشمس؟ تم الاسترداد من: https://www.weather.gov/arx/why_halos_sundogs_pillars