ما هي هالات الجليد Ice Halos ؟

ما هي هالات الجليد Ice Halos  ؟

تعتبر الهالات الجليدية من الظواهر الضوئية التي تنتج من تفاعل الضوء مع بلورات الجليد المعلقة في الهواء، مما ينتج عنه تنوع في الألوان، والحلقات البيضاء وحتى الأقواس والنقاط المضيئة في السماء.مروراً بأشهر أنواع الهالات وهي الهالات الدائرية ( هالة الـ 22° ) ، واعمدة الضوء والشمس الكاذبة ( SunDogs )، حتى اندرها ظهورا والتي تتعلق بذات الظروف؛ بلورات جليدية معلقة في الهواء.

يمكننا رؤية الهالات الجليدية طوال العام وفي كل المناطق تقريبا، ابتداءً من المناطق المدارية وحتى الأقطاب. حيث تتشكل الهالات بسبب وجود بلورات جليدية معلقة في الغيوم السمحاقية الطبقية على ارتفاع (5 - 10) كم حيث يكون الجو دائما بارداً.

أما في المناطق الباردة للغاية فقد تتشكل هالات الجليد قريباً من الأرض بفعل الغبار الماسي؛ وهو لفظ يطلق على بلورات الجليد المعلقة قريباً من مستوى الأرض.

تتصرف البلورات الجليدية كالجواهر تماماً. فعندما يدخل الضوء داخل البلورة فإنه يتعرض لانكسارات وانعكاسات متتالية وفي مسار هندسي محدد، والهالات الناتجة عنها هي مجموع التألق واللمعان لملايين الاشعة المنكسرة من ملايين البلورات الجليدية المعلقة.

ولأن كل بلورات الجليد لها نفس عدد الأوجه والزوايا والشكل ( على المستوى الجزيئي فإن جزيئات الماء تتصل مع بعضها في شبكة محددة ومنتظمة الشكل ) هذا يجعل الهالات الناتجة عنها منتظمة بل ويمكن التنبؤ بها.

يعتمد شكل هالات الجليد على شكل البلورات الجليدية المكونة لها، حيث ينعكس الضوء وينكسر ويحيد بفعل البلورات المعلقة في الهواء، وربما يتسبب هذا في تحلل الضوء الابيض إلى الوانه المميزة بفعل التشتت، حيث تتصرف البلورات مثل المرايا ( تعكس الضوء ) والمناشير ( تكسر الضوء) مرسلة أشعتها الضوئية وفق زوايا محددة.

الهالات الدائرية ( هالة الـ 22° ) :

من اشهر الهالات الجليدية، وغالباً ما تسمى اختصاراً ( الهالة )، تظهر كحلقة كبيرة حول الشمس او القمر بنصف قطر 22°. تنتج عن ملايين البلورات الجليدية سداسية الأوجه شبه العشوائية الموجودة في الغيوم السمحاقية الطبقية على ارتفاع (3 - 5) أميال. حيث تكون الحلقة ذات طرف احمر اللون من الداخل ثم تبهت تدريجياً حتى تتلاشى. وتكون السماء داخل الحلقة معتمة لأن بلورات الجليد تكسر الضوء بزاوية لا تقل عن 22 ° مما يعطي انطباعاً بأن هناك  " فجوة في السماء".

تكون الحلقة كبيرة فعلا!، فلو مددت ذراعك بطولها، وجعلت ابهامك على الشمس واصبعك الخنصر يلامس طرف الحلقة المضيء فإن اصابعك ستصنع زاوية تقريبية تعادل 20 °. ويتشابه قطر الهالات الدائرية دائماً بغض النظر عن مكانها، وهناك حلقات ملونة أصغر تتكون حول الشمس أو القمر تنتج عن قطرات ماء وليس عن بلورات جليدية.

كيفية تكون الهالات الدائرية :

يتعرض شعاع الشمس داخل البلورة الجليدية لانعكاسات وانكسارات بزوايا مختلفة.

اقل انحراف للضوء الاحمر يحصل عند زاوية 21.7°، وهذا يحصل عندما ينكسر الضوء بصورة متماثلة على كل وجه من اوجه البلورة السداسية التي تتصرف كمنشور سداسي.

وعندما يمر الضوء بين وجهين للمنشور يصنعان زاوية 60° فإن الضوء يعاني من انحراف يترواح ما بين 22° إلى 50 °.

معظم الأشعة في الهالات الجليدية تنحرف بزاوية 22° لتكوين الطرف الداخلي المضيء للهالة.

ينكسر الضوء الأحمر بشكل اضعف من باقي الألوان، لذا يظهر الطرف الداخلي للهالة ملوناً باللون الأحمر ويتناقص مظهرا اللون البرتقالي فالأصفر والازرق. لكن الألوان تتداخل فلا يظهر منها واضحاً إلا اللون الاحمر.

هل تشير الهالات الجليدية دائماً إلى سقوط المطر؟ ليس بالضرورة.

تحمل الغيوم السمحاقية معها البلورات الجليدية وقد تكون ذاتها مقدمة لجبهة هوائية دافئة قد تحمل معها امطارا غزيرة، وهذا يعتمد على سرعة واتجاه الرياح المصاحبة لها أيضاً. لكن الكثير من الهالات في هذه الغيوم لا تصاحب جبهات هوائية فلا تعتبر دليلا قاطعاً على جو رطب قادم .

ما هو قوس الضباب Fogbow ؟

ما هو قوس الضباب؟

قوس الضباب هو ابن عم قريب لقوس المطر او قوس قزح كما يسميه كثيرون، حتى انه يتكون في ظروف مماثلة وبعملية مشابهة نوعاً ما.

قوس الضباب، او كما يسميه البعض قوس قزح الابيض، او قوس الغيوم، وحتى قوس قزح الشبح يتكون كما أسلفنا في ظروف مشابهة كثيراً لظروف تكوّن قوس المطر؛ من حيث وجود أشعة الشمس والجو الرطب المشبع بقطرات الماء.

يتكون قوس المطر عندما يشبع الهواء بقطرات الماء ويكون معاكساً دائما لاتجاه الشمس، وكذا قوس الضباب، لكن بفارق أن قطرات الماء تكون صغيرة جداً واصغر بكثير منها في قوس المطر. ولأن قوس الضباب يتكون من قطرات ماء صغيرة جدا فإن الالوان فيه تكون باهتة وضعيفة، وحتى يظهر بلا ألوان واضحة عدا الابيض في أحيان كثيرة.

كيف يتكون قوس الضباب؟

يتكون قوس الضباب كما يتكون قوس المطر؛ يدخل جزء ضئيل  من الضوء إلى قطيرات الماء المعلقة في الهواء، حيث ينعكس انعكاسا كليا داخليا ويخرج ليكوّن دائرة ضوء كبيرة في اتجاه معاكس للشمس.

لكن، خلف هذا كله هناك فروق جوهرية بين القوسين. قوس المطر يتكون عندما تكون قطرات الماء كبيرة كفاية ليدخل شعاع الشمس ويرسم داخلها مساراً هندسياً واضحاً. بينما يتكون قوس المطر في الغيوم التي تحوي قطرات صغيرة جداً تتسبب في تشتت الضوء وبشدة.

اتجاهات الضوء في قوس الضباب

في قوس الضباب ينحرف الضوء الخارج من قطرة الماء °135الى 150° عن مسار دخوله مما ينتج قوس ضباب ذو زاوية مركزية تتراوح بين 30° - 45° ( بينما هي 42° في قوس المطر).

يظهر قوس الضباب أبيض في معظم الأحيان، مشوبًا باللونين الاحمر والازرق الباهتين عند الاطراف. وتبدو الألوان متداخلة وباهتة وذلك لأن كل لون يحتل مساحة واسعة مما يسبب تداخلاً بين الألوان فيمسح بعضها بعضاً.

تغطي الألوان في قوس الضباب مدىً واسعاً وذلك نتيجة للتداخلات البناءة والهدامة للألوان المتداخلة والتي تتداخل أيضاً مع مسار الضوء الأبيض نفسه.

ما هي كرات دايسون Dyson Shperes؟

ما هي كرات دايسون؟

يعرف أنصار الطاقة الشمسية المتجددة وعشاقها يقيناً اننا لا نستخدم إلا جزءاً ضئيلا للغاية من الطاقة الشمسية التي تصل إلى كوكبنا. لكن، ماذا اذا كنا قادرين - كحضارة بشرية - على جمع كل الطاقة الشمسية؟اذا استطعنا ذلك، فإننا سنصل بصورة او بأخرى إلى ما يسمى بكرة دايسون للطاقة، أو كما يسميها البعض قشرة دايسون، او بناء دايسون الضخم.

كان الفيزيائي ورائد الفضاء فريمان جيه. دايسون هو أول من طرح هذه الفكرة عام 1960. نشر دايسون ورقة علمية بسيطة من صفحتين فقط في مجلة العلم حول البحث عن مصادر صناعية حول النجوم لجمع الاشعاع تحت الاحمر، وذلك لظنه أن الطاقة التي من الممكن الحصول عليها من نظام نجمي بحجم مجموعتنا الشمسية ليس كافياً لنا نحن الارضيين.

افترض دايسون انه ببحثنا عن تركيبات مماثلة في الفضاء - بنية خاصة حول النجوم لتجميع الطاقة - فربما نصل إلى أدلة على وجود حضارات أخرى متقدمة في هذا الكون، وفي الواقع، بدأت مجموعات من رواد الفضاء بالبحث الفعلي عن أدلة على وجود كرات دايسون.

لو شئنا الدقة، افترض دايسون ان النظام الصناعي الخاص لجمع طاقة النجوم سيكون شبيها بـ "قشرة" مصنوعة من تجمعات لـ"حلقات" حول نجم وليس كرة مصمتة.

يفترض دايسون أن كرة لتجميع طاقة نجم كشمسنا يجب أن تكون بقطر الأرض ( 150مليون كم تقريباً)، ووصفت كرة دايسون بأنها قد تكون على شكل قشرة كروية مكونة من مجمعات للطاقة النجمية، وهذا سيسمح نظريا باستغلال معظم الطاقة النجمية التي يشعها النجم. وبكمية طاقة هائلة كهذه ستضمن حضارات تكنولوجية متقدمة حياة طويلة غير مهددة بالفناء بفعل عدم كفاية الطاقة.

استعار الكثير من مؤلفي الخيال العلمي فكرة كرة دايسون لكتاباتهم، لكن الحقيقة هي أن دايسون نفسه اعترف ان الهام الفكرة جاءه بعد قرائته رواية صانع النجم Star ,Maker  للمؤلف Olaf Stapledon عام 1937.

وكما أشرنا آنفا، بدأ رواد الفضاء بحثا جادا عام 2013 حول وجود كرات دايسون في فضاء مجرتنا درب التبانة. ونتيجة لعقود من الاحباطات المتتالية نتيجة لفشلنا في التقاط أي موجات راديوية من الفضاء من أي حضارات ذكية أخرى في هذا الكون، فإن استراتيجية البحث عن كرات دايسون تبدو مؤملة بعض الشيء.

لكن، عمّ سيبحثون بالضبط؟

عندما تحيط كرة دايسون بنجم ما فإنها تمتص معظم طاقته فلن يظهر النجم، لكنه سيشع اشعة تحت حمراء حرارية، فلو رصد العلماء اشعة حرارية دون مصدر قلربما تكون صادرة عن كرة دايسون، وهذا ما يبحث عنه العلماء؛ تلك الطاقة المعاد اشعاعها حول النجوم في مجرتنا، الدرب اللبني.

ما هي الباريدوليا Pareidolia ؟

لماذا نرى وجوهاً في الغيوم، وعلى القمر؟ما هي الباريدوليا؟

من منا لم ير أشكال حيوانات في الغيوم، ووجهاً حزينا تارة وضاحكا مرة اخرى على صخور القمر الباردة، أو حتى وجوها مألوفة على حبات الخضار؟!

معظم الناس لم تسمع أبدا عن الباريدوليا، لكننا جميعاً - تقريباً - عايشناها ومررنا بها.

حسب القاموس العالمي الانجليزي، الباريدوليا هي " تخيل معنى ً مهما او شكلا مالوفا معينا غير موجود في الواقع".

لكن، لماذا نتخيل وجوها على الخبز المحمص؟ ولماذا نرى وجه المسيح مثلا في صينية الفرن؟ بل لماذا يدفع احدهم مبلغ 8000 دولار أمريكي لشراء قطعة دجاج تشبه وجه الرئيس الامريكي جورج واشنطن من موقع eBay ؟!!

التفسيرات متباينة وغير نهائية، لكن الدكتورة نونتشين هادجيخاني من جامعة هارفارد تقول ان هذا السلوك فطري عند الانسان.

"لو حملت طفلا حديث الولادة فإن اول شيء سيفعله هو محاولة تحديد الخطوط والمعالم الرئيسية لوجهك البشري…".

تشير الدراسات إلى ان هذا السلوك قد تطور منذ الانسان الأول؛ حيث اعتمد دماغه على محاولة تخيل أشياء مألوفة ومعروفة في كل شيء حوله، فافتراض أن تلك الشجيرات هي مخالب أو انياب نمر قد يجنبك ان تكون وجبة غدائه التالية ويحفظ عليك حياتك!.

يعتقد علماء آخرون أن الباريدوليا هي نتيجة منطقية لعملية معالجة المعلومات والبيانات في الدماغ. يعمل الدماغ طوال الوقت على غربلة ما يراه من خطوط عشوائية واشكال متنوعة واسطح مختلفة للوصول إلى معان واشكال مألوفة ومفهومة.

لكن، ان تتبين وجها او شكلا ما في غيمة او حتى حبة بطاطا، لا يفسر مطلقا لماذا قد يدفع احدهم مبالغ طائلة لشراء شيء  قد يشبه او لا يشبه شيئا ما.

وعلى الرغم من أن الباريدوليا لا علاقة لها بأي معتقدات او أديان، قد يؤدي تخيل وجه المسيح على صخرة او ورقة شجر إلى اعتبار احدهم ان هذه ظاهرة خارقة تستوجب التقديس وتقديم فروض الطاعة.

لماذا يظهر لنا قوس قزح على شكل (قوس) ؟!

لماذا يظهر قوس قزح على شكل (قوس) ؟!

الضوء الأبيض هو مزيج من كل الألوان والاطوال الموجية، وعندما يخترق الضوء الأبيض منشورا زجاجيا (Prism) - كما في الصورة - فإنه ينكسر ويتحلل إلى مكوناته خارجاً بزوايا مختلفة ومنتجاً مزيج الألوان التي نسميها ألوان الطيف.

ولأن قدرة عين الانسان على رؤية الأطوال الموجية محدودة، فإننا نرى فقط الضوء ذو الأطوال الموجية المحصورة بين 400 - 800 نانومتر (من البنفسجي وحتى الأحمر).

وهذا يعني ضمنا أن الضوء في الصورة اكمل انكساره خارجا من المنشور لينتج أشعة فوق بنفسجية وأشعة تحت حمراء، لكننا - نحن البشر - لا نستطيع رؤيتها بقدرتنا المحدودة.

تقع الأطوال الموجية التي نستطيع رؤيتها ضمن زوايا انكسار محددة - تقريبا 42° - ،وتمثل الزوايا الأخرى أطوالا موجية لا يمكن للعين البشرية رؤيتها.

يتكون قوس قزح كما نعلم بعد سقوط الأمطار. حيث تبقى قطرات ماء صغيرة معلقة في الجو. تعمل هذه القطرات عمل المنشور الزجاجي؛ أي انها تكسر الضوء وتحلله إلى مكوناته الأصلية.

ترسل الشمس -  البعيدة جدا عن الأرض بطبيعة الحال - أشعتها في مسارات متوازية إلى الأرض، ولا نستطيع أن نرى قوس قزح إلا عندما تشكل زاوية نظرنا ومسار أشعة الشمس زاوية 42° تقريبا، وهذا يحدث على شكل مخروط قاعدته دائرة.

قوس قزح اذن يتكون على شكل دائرة كاملة، لكننا نراه على شكل قوس لأن الأرض تحجب رؤيتنا الكاملة له، ولو قدّر لنا أن نرى قوس قزح من طائرة فإن دائرة كاملة ستتبدى لنا في الأفق.

ما سبب رائحة الأرض المميزة بعد سقوط الأمطار؟

ما سبب رائحة الأرض المميزة بعد سقوط الامطار؟

من منا لا يحب تلك الرائحة؛ رائحة الأرض الجافة بعد أول قطرات الغيث في فصل الخريف.رائحة تثير الذكريات، والمشاعر، وحتى التساؤلات…

ربما لا تعرف ان هذه الرائحة لها اسم مميز مثلها وهو البيتركور Petrichor  وهو اسم اطلقته وكالة العلوم الاسترالية الوطنية CSIRO عليها، هذا الاسم مشتق من الكلمة اليونانية Petra بمعنى صخرة، وكلمة Ichor  بمعنى السائل الذي يجري كالدم في عروق الآلهة.

قبل ان تسقط قطرات المطر على التربة، تكون عبارة عن قطرات ماء فحسب - لا طعم ولا لون ولا رائحة مميزة - لكن بمجرد اصطدامها بالأرض، وما عليها من تراب وصخور، يعبق الجو بذلك العبير المنعش، ويعتقد العلماء أنهم توصلوا أخيرا لتفسير الآلية الدقيقة التي تسبب هذه الظاهرة.

وصفت هذه الظاهر للمرة الأولى في تقرير في مجلة نيتشر -  بشكل مفصل عام 1964 على يد العالمين الاسترالين ايزابيل بير وريتشارد ثوماس العاملين في CSIRO الشهيرة صاحبة الاختراعات العلمية الممتدة لـ 86 عاما ليس اشهرها الواي فاي Wi - Fi .

يقول علماء امريكيون ان مزيجا من زيوت تفرزها النباتات بالاضافة إلى مركبات كيميائية تفرزها البكتيريا الموجودة في التربة هي من الاسباب الرئيسية لتلك الرائحة المميزة.

عندما تسقط قطرات الماء على المسامات السطحية للتربة فإنها تحبس بداخلها فقاعات صغيرة جدا من الهواء غنية بالزيوت والمركبات الكيميائية، ترتفع بعدها هذه الفقاعات الهوائية إلى الاعلى داخل قطرة الماء - تماما كما ترتفع فقاعات الغاز في المشروبات الغازية - ، وقبل أن تنفجر فإنها تحرر جسيمات دقيقة ميكروسكوبية تسمى الهباء aerosols، وهي المسؤولة عن العبير المميز لهذه الظاهرة.

قام العلماء مؤخرا بتصوير العملية باستخدام كاميرات ذات سرعات عالية جدا، وبالاعتماد على سرعة القطرات، ونوعية التربة وخصائصها، فإن سحابة من مئات من القطرات المعلقة ستنتشر في الهواء في آجزاء من الثانية.

لكن ليس فقط جزيئات الرائحة، بل حتى البكتيريا والفيروسات الموجودة في التربة.

وتظهر الرائحة بشكل واضح بعد الامطار الخفيفة والمتوسطة بينما تقل كثيرا بعد الامطار الثقيلة.

نظرية ... كل شيء!

المجال الموحد..نظرية كل شيء

نظرية كل شيء ( Theory Of Everything TOE ) أو النظرية النهائية، نظرية المجال الموحد، هي نظرية افتراضية تجمع كل الأطر الفيزيائية المعروفة، والقوى الأربع الرئيسة، لتربطها معا في نظرية واحدة تفسر كل الظواهر الفيزيائية على الأرض والكون أجمع.

ويعتبر ايجاد هذه النظرية من اهم المسائل الفيزيائية غير المحلولة في الفيزياء. وعلى مر القرنين الماضيين، تطورت نظريتان اساسيتان تشبهان نظرية كل شيء؛ وهما النظرية النسبية وفيزياء الكم.

تدرس النسبية العامة - والتي تركز فقط على قوة الجاذبية - الأجسام الكبيرة والكتل الضخمة؛ مثل النجوم، والمجرات، والعناقيد النجمية والمجرية وغيرها. بينما تركز فيزياء الكم على القوى الثلاث الرئيسية الاخرى - القوتان النووية القوية والضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية - لدراسة الأجسام الصغيرة والكتل المنخفضة؛ مثل الأجسام دون الذرية (الجسيمات)، الذرات، الجزيئات وغيرها.

وقد نجحت فيزياء الكم في توحيد القوى الثلاث الرئيسة السالف ذكرها في نظرية واحدة سميت (Grand Unified Theory) .

وخلال سنوات طويلة من الأبحاث، استطاع الفيزيائيون - مخبريا - التثبت وبدقة عالية متناهية من كل التنبؤات التي انبثقت من النظريتين؛ النسبية والكم.

ولكن، ومن خلال الابحاث الطويلة والمعقدة أيضا، توصل العلماء إلى أن النظريتين - وبصورتهما الحالية - لا ولن تتوافقا أبدا!. ولأن المجال الذي تبحث فيه كل منهما مختلف تماما، فإن معظم الحالات التي يحاول العلماء تفسيرها تحتاج إلى تطبيق احدى النظريتين وليس كليهما معا. وهذا يعني ان عدم التوافق بين النظريتين يظهر فقط في الأحجام الصغيرة جدا ذات الكتل الهائلة، كما قد نجد في الثقوب السوادء او في المراحل الأولى من تشكل الكون - خلال الانفجار العظيم - . ولحل هذا التناقض والاختلاف يحاول العلماء ايجاد نظرية واحدة، وموّحدة، تجمع الجاذبية والقوى الثلاث الأخرى بصورة متناغمة وسلسة.

الأوتــــــار الفائقــــــة :

في العقود الماضية ظهرت نظرية حاولت التوحيد بين القوى الأربع الرئيسة وعرفت باسم "نظرية الأوتار الفائقة" وآمن بها الكثير من الفيزيائيين، حيث تقول النظرية أنه وعند الانفجار الكبير كانت القوى الاربع الرئيسية في الكون عبارة عن قوة واحدة هائلة.

وعلى عكس النظريات الأخرى، بدت نظرية الأوتار الفائقة ولوهلة قادرة على التوحيد بين القوى الأربع وبالتالي تفسير الكثير من الغاز الكون.

تفترض هذه النظرية ان كل جسيم في الكون وعلى المستوى الميكروسكوبي  - طول بلانك - عبارة عن وتر( او عدة اوتار) تهتز في الفراغ بطريقة معينة، وينتج عن كل اهتزاز مميز جسيم مختلف.

لكن، واجهت نظرية الأوتار الفائقة الكثير من الصعوبات ولم تستطع تفسير الكثير من الظواهر، كانت ناقصة وتحتاج الكثير من العمل، فتوقف البحث فيها مؤقتا في سبعينيات القرن الماضي.

وهنا بدأ البحث في مجال الجاذبية الكمومي، والذي يتزعمه حاليا الفيزيائي البريطاني الشهير ستيفن هوكنج.

ويبدو ان نظرية المجال الكمومي ستلعب دورا مهما جدا في ايجاد نظرية كل شيء، حيث تستعمل الفيرميونات ( الليبتونات والكواركات) لبناء ما اسمته بريونات تستعمل كلبنات لبناء هذا الكون.

لكن، هذه قصة أخرى!...