עמודי האור: התופעה האופטית שמדהימה את העולם
בשעה 21:48 בליל ה-13 בינואר 2018 קיבל הצלם הקנדי ריי מאג'וראן, מלונדון שבאונטריו, הודעת טקסט מחברו מייק לי שנסע באותו רגע בכביש: "הטלפון שלי לא מתקרב לעשות לזה צדק, אבל השמיים הלילה מדהימים. שלג קרחי מאוד ומשקף הופך כל אור לעמוד… מטורף." מאג'וראן קפץ מהספה, אסף את ציוד הצילום שלו ויצא לרחוב.
מה שמצא בצד המזרחי של העיר הותיר אותו אילם. מעל כל פנס רחוב, מכל עמוד תאורה ומכל חלון מואר, התנשא עמוד אור אנכי, ישר ובהיר, כאילו מישהו הציב נרות ענק מהאדמה עד לשמיים. חלקם היו צהובים-כתומים, אחרים כחולים-לבנים. העיר כולה נראתה כמו תפאורה דמיונית. מאג'וראן הקים חצובה ובמשך שעתיים צילם את עמודי האור, תמונות שפורסמו לאחר מכן ב"וושינגטון פוסט", במגזין הכלכלי הבינלאומי "ביזנס אינסיידר" ובעשרות כלי תקשורת ברחבי העולם.
אנשים שראו את התמונות תהו אם זה פוטושופ, הספקנות מובנת. עמודי האור נראים כה לא-ריאליים, כה מסודרים ומדויקים, שהמוח מסרב לקבל שזו תופעת טבע אופטית. אבל זה בדיוק מה שהם, תופעה שנוצרת בתנאים נדירים ומדויקים, ויש לה הסבר פיזיקלי אלגנטי לחלוטין.
כך עובדת המראה שבשמיים
אז מה בעצם קורה שם למעלה? ארין וונקסטרן, מטאורולוגית ברשת מזג אוויר קנדית ידועה, מסבירה: "עמודי אור הם תופעה אטמוספרית הנוצרת כאשר קריסטלי קרח זעירים משקפים אור טבעי או מלאכותי. קריסטל הקרח מסוג זה שטוח ובעל צורה משושה, וכשהם מרחפים באוויר הם פועלים יחד כמראה ענקית אחת, המשקפת את מקור האור כלפי מעלה או כלפי מטה." כלומר, אין כאן קרן אור שעולה לשמיים, מה שרואים הוא השתקפות גרידא. כמו ראי.
המנגנון עובד כך: קריסטלי קרח בצורת לוחיות משושות שטוחות מרחפים באוויר ונוטים, בשל צורתם האווירודינמית, ליפול כשהצד השטוח פונה כלפי מטה, בדיוק כמו עלה הנושר מעץ. כל קריסטל פועל כמראה זעירה בפני עצמה. כאשר אלפי קריסטלים כאלה מרחפים בגבהים שונים, כל אחד מהם מחזיר את האור מהפנס שמתחתיו לכיוון עיני הצופה, ויחד הם מצטרפים לקו האנכי הבהיר שנראה כעמוד.
ויש כאן פרט די מפתיע, עמוד האור אינו ממוקם פיזית מעל הפנס. הוא אשליה אופטית מוחלטת. כל צופה רואה עמוד שנוצר מקריסטלים שונים, אלה המכוונים בדיוק לכיוון עיניו הספציפיות. שני אנשים העומדים זה לצד זה רואים, מבחינה טכנית, עמודים שנוצרו מקריסטלים שונים לגמרי. האנלוגיה המדויקת היא השתקפות פנס על פני אגם: הקו הבהיר שנראה על המים אינו ממוקם שם, הוא נוצר מגלים המכוונים את האור לעיניך בלבד.
שלושה תנאים שאי אפשר לוותר עליהם
מטאורולוגים ותצפיתנים שתיעדו אירועי עמודי אור מציינים שלושה תנאים הכרחיים שחייבים להתקיים בו-זמנית: קריסטלי קרח בעלי צורה משושה שטוחה, נפילתם עם הצד השטוח כלפי מטה, ורוחות חלשות במיוחד. כאשר הרוחות חזקות, הקריסטלים אינם מסוגלים לנפול בעדינות עם הצד השטוח כלפי מטה ולשמור על ההתמצאות הנדרשת.
התנאי השלישי, היעדר רוח, והוא הקריטי מכולם. רוח, אפילו קלה, מסובבת את הקריסטלים באוויר ומשבשת את ההתמצאות המדויקת שלהם. רק כשהאוויר שקט לחלוטין הלוחיות נופלות בעדינות ושומרות על מיקומן האופקי. ומכאן נובעת הנדירות של התופעה: גם בלילות הקפואים ביותר, רוח קלה אחת מספיקה כדי לבטל אותה לגמרי.
בקור קיצוני במיוחד, כפי שמתרחש באזורים כמו מונגוליה הפנימית בצפון סין, הקריסטלים יכולים להיווצר ממש קרוב לפני הקרקע. המדענים מכנים את התופעה "אבק יהלומים": ניצוצות קרח זעירים המרחפים באוויר ברמת הרחוב ונוצצים לכל עבר. תושבי האזור תיעדו בעבר עמודי אור בגוני כחול, אדום ולבן מתנשאים מעל הבניינים בלילות קפואים במיוחד, וסרטונים של התופעה זכו להתעניינות רבה ברשתות החברתיות.
מה צבע העמוד מגלה לנו
אחד הפרטים המפתיעים שגילה מאג'וראן באותו לילה בלונדון: צבע כל עמוד אור תואם בדיוק את סוג הנורה שממנה הוא נוצר. עמודים צהובים-כתומים מגיעים מנורות להט ישנות; עמודים כחולים-לבנים, מנורות LED ופלורסנט. הסיבה פשוטה. קריסטלי הקרח מחזירים את האור מבלי לשנות את צבעו, הם מראה, לא פריזמה. ולכן, בעיר שעברה לתאורת LED, עמודי האור ישתנו מצהוב לכחול. שינוי שגלוי לעין בשמיים.,
לקריסטלי הקרח יש תכונה גיאומטרית מדויקת: מבנה משושה קבוע עם זוויות של 60 ו-90 מעלות בדיוק, שמאפשר לכל קריסטל לפעול כמראה אידיאלית. אותה גיאומטריה קבועה ועקבית, עומדת מאחורי כל תופעות הקרח האטמוספריות: הילות, כלבי שמש וקשתות הפוכות. כולן נוצרות מאותם קריסטלים בדיוק, אבל בגדלים שונים ובכיוונים שונים.
למצלמות יש יתרון של ממש על העין האנושית בצפייה בתופעה. בפיירבנקס, אלסקה, שם תועדה התופעה שוב ושוב מחצר אוניברסיטת אלסקה, בלילות ינואר קפואים, העין בדרך כלל אינה קולטת את מלוא הצבעים של העמודים, אבל המצלמה מבחינה בהם בבהירות. מי שרוצה לצלם כדאי שיתנסה בהגדרות חשיפה ארוכה, שכן עמודי האור כמעט אינם זזים, יתרון משמעותי בהשוואה לתופעות אטמוספריות נעות כמו זוהר הצפון.
מהר הגעש ועד בולי דואר
עמודי האור אינם תופעה עירונית בלבד. כשהשמש שוקעת מתחת לאופק בימי חורף, אותו מנגנון בדיוק יוצר "עמוד שמש", קרן אור אנכית מעל נקודת השקיעה, לעיתים בגוון כתום-אדום עז. התופעה נוצרת דווקא בשעות השקיעה והזריחה, כאשר זווית האור נמוכה מספיק כדי שקריסטלי הקרח המרחפים באוויר יוכלו להחזיר אותו לעיני הצופה בצורה אנכית, בניגוד לשעות היום שבהן זווית השמש גבוהה מדי ליצירת האפקט.
נאס"א פרסמה במשך השנים תמונות מרהיבות במסגרת תוכנית "תמונת היום האסטרונומי", המתעדות עמודי אור ועמודי שמש ממקומות שונים בעולם, מצפון קרוליינה, מפינלנד ומאתרים נוספים ברחבי הגלובוס.
התופעה השאירה חותם גם בתרבות. חוקרים מאוניברסיטת קולורדו סטייט שתיעדו תופעות אטמוספריות על בולי דואר מרחבי העולם, מצאו עמודי שמש על בולים מרוסיה (1949), מגרינלנד (1994), מצ'אד (1977) ומהטריטוריה האנטארקטית הבריטית (1992) שם הופיע בול עם הכיתוב "Sun Pillar at Faraday", על שם תחנת המחקר האנטארקטית פאראדיי. לא בכדי: באנטארקטיקה, שם האוויר קפוא ויבש חודשים רצופים, עמודי אור הם כמעט תופעה שגרתית.
מענין לציין שבנסיעה ברכב, עמודי האור משנים את עוצמתם ממש לנגד עיניך. כשמתקרבים או מתרחקים ממקור אור, הקריסטלים שמחזירים את האור לעיניך משתנים, והעמוד נראה כאילו הוא מתנדנד, מתעצם ומתפוגג. למי שאינו מכיר את ההסבר זה נראה כמעט כקסם, אבל זה גיאומטריה מדויקת: מראות זעירות, טבועות בתוך כל גביש קרח.
תגובות (0)
אין עדיין תגובות. היו הראשונים להגיב!