כיצד השמש האנטארקטית יוצרת השפעות אופטיות עוצרות נשימה

ב- 4 בינואר 2018, השמש, הקרח והאוויר קשרו קשר מעל אנטארקטיקה כדי ליצור הילה זוהרת, שיעור מדהים בפיזיקה שנכתב מעבר לשמיים.

למרבה המזל, הצלם הצילומי כריסטופר מישל היה במקום ותפס את הנוף העולמי שיש לראות, על פי דיווחים של בריאן קאהן. למרות שהתמונה כמעט נראית מזויפת, היא אמיתית לחלוטין, ויש המון מדע מאחורי התוצאה המרהיבה הזו של האופטיקה.

המפתח לאפקט הוא היווצרות גבישי קרח בשמים. אם יש הרבה לחות, גבישי הקרח ימשיכו לצמוח עד שלבסוף ייפלו לכדור הארץ כשלג. אבל אם הוא יבש יחסית, הגבישים הזעירים יישארו תלויים באטמוספירה, בדרך כלל מסתובבים בענני קרוס מפונפנים, אלפי מטרים למעלה. גבישי קרח יכולים להיווצר גם הם למטה למטה, או מחובקים את האדמה בערפילי קרח או נסחפים אט אט לכדור הארץ כאבק יהלומים.

כמו טיפות גשם המפזרות אור ליצירת קשת בענן, גבישי קרח יכולים לפצל אור לקשתות והילות. הגודל, הצורה וההתמצאות של גבישי הקרח משפיעים כולם על סוגי ההילות הנוצרות.

בתמונה למעלה, הילה לבנה בהירה מקיפה את השמש, יושבת 22 מעלות מהכדור הזוהר. האפקט מופיע כמי שמכונה הילה של 22 מעלות, כאשר האור עובר דרך גבישי קרח פריזמה משושה, שנראים כמו עמודים משושים זעירים. כאשר האור עובר במקביל לפנים הקריסטל, הוא כפוף כשהוא יוצא מהפריזמה. התוצאה היא מעגל אור גדול המקיף את השמש, הרדיוס שלו שווה בערך למרחק בין ורדרד לאגודל של יד מרוחקת בסוף זרוע מושטת.

אך לתמונה זו יש גם אפקט מעניין נוסף: כלבי שמש. זיקוקי האור הללו מופיעים משמאל לימין של ההילה הזוהרת ונראים כמו הד מיניאטורי של השמש. הם יושבים באותו 22 מעלות מהשמש כמו ההילה, אך נוצרים על ידי סטיה של אור דרך לוחות משושים (ולא עמודים) של קרח. הם יכולים להופיע עם גוונים צבעוניים, ולמרות שמם, הם יכולים להופיע גם בלילה כדי ליצור הדים קלושים של הירח.

קשת אור נוספת מתנודדת במרכז התמונה וחוצה את השמש וכלבי השמש. הקצף הזוהר, המכונה מעגל פרהלי, מופיע לעתים קרובות רק בקטעים, אך לפעמים יכול להופיע כעיגול מלא בשמיים. עיגולים פרליים מגיעים מאור המשקף פנים כמעט אנכיות של גבישי קרח.

נראה כי גם קשת 22 מעלות לובשת כתם בהיר נוסף ככובע. מעט בהירות זו בצורת כנף היא קשת משיק, הנוצרת כאשר האור עובר דרך הצדדים האופקיים של גביש. בראש המנגן נמצא הילה נוספת המכונה קשת פרי, תופעה שתוארה לראשונה במהלך משלחת הארקטי הארקטית של סר וויליאם אדוארד בשנת 1820 כדי לחפש את המעבר הצפון-מערבי. תופעות נדירות יותר אלה נוצרות כאשר האור עובר דרך קצוות ופנים משופעות של גבישי קרח שהם כמעט אופקיים. הקרח פועל כמנסרה, מפצל אור לקשת בענן.

יחד, ההילות יוצרות מופע אור מופלא. זה מסודר להסתכל, אבל אפילו יותר מגניב להבין איך הוא נוצר.