דיסקו חלל: שדונים אדומים מרצדים
פריקות חשמל פועמות, שדונים אדומים מרצדים וסילונים כחולים - זה מה שנלכד בעדשת המצלמה של תחנת החלל הבינלאומית כשהיא עברה מעל סופת ברקים באוקיינוס ההודי. המדען הישראלי שלקח חלק בתכנון המשימה מסביר מה בדיוק קרה שם
כשאנדראס מורגנסן, האסטרונאוט הדני הראשון, נשלח לתחנת החלל הבינלאומית ב-2015, הוא לא היה יכול לחזות את מה שייקלט בעדשת מצלמתו. למעשה, אף אחד לא יכול היה לחזות את מופע פריקות החשמל הכחולות שתוארו מאוחר יותר על ידי מדענים וכתבים שונים כ"מרקדות, פועמות, מרצדות וחמקמקות". כשהוא מרחף גבוה מעל סופת ברקים, ובשילוב של שדונים אדומים וסילונים כחולים, נראה שמורגנסן נקלע לדיסקוטק של השנה.
עוד כתבות ב"זווית - סוכנות ידיעות למדע ולסביבה "
הצילומים של מורגנסן הם למעשה התיעוד הראשון מסוגו של פריקות חשמל "פועמות" בפסגתן של סופות ברקים, תופעה אטמוספירית שקודם לא ידעו על קיומה. האסטרונאוט הדני קיבל הזדמנות נדירה לצפות במופע מתחנת החלל הבינלאומית, בחלפה מעל סופת ברקים שהתרחשה במפרץ בנגל, בחלקו הצפון-מזרחי של האוקיינוס ההודי. התצפיות נעשו כחלק מניסוי ת׳ור, שנקרא על שמו של אל הברקים והרעמים הנורדי המיתולוגי, ושנועד לאסוף מידע על תהליכים חשמליים המתרחשים בסופות ברקים ובאטמוספירה שמעליהם. הניסוי שילב מידע שנאסף מתחנת החלל יחד עם נתונים מלוויינים מטאורולוגיים, רדארים ומערכות מעקב ברקים קרקעיות.
פעילות ברקים גבוהה
פריקות החשמל שתועדו מתחנת החלל דומות לברקים שאותם אנו רואים מדי חורף ושנוצרים כתוצאה מפריקה של חשמל סטטי המצטבר בתחתית ענני סערה אל הקרקע. קיומם של ברקים ברום ענני סערה ידוע כבר מתחילת שנות העשרים של המאה הקודמת, אך הם תועדו לראשונה רק ב-1989.
אחד מסוגי הפריקות החשמליות שתועדו אז הם "סילונים כחולים" - פריקה חשמלית המוקרנת בצורת קונוס צר מחלקו העליון של הענן כלפי מעלה, אל השכבות העליונות של האטמוספירה בגובה 50-40 קילומטר. מקורו של הצבע הכחול הוא בפליטות אולטרה-סגולות של מולקולות חנקן מיוננות, כלומר: טעונות במטען חשמלי. פריקת המטען החשמלי בגובה נעשית בין שכבה הטעונה במטען חיובי במרכז הענן, לשכבה הטעונה במטען שלילי בפסגתו. קיטוב השכבות נוצר בעקבות זרמי אוויר חזקים, שתורמים לפעילות ברקים גבוהה.
פסגתן של סופות ברקים נמצאת בשכבות גבוהות של האטמוספירה, ואינה נגישה לביצוע ניסויים ותצפיות. כתוצאה מכך, הידע שלנו על התהליכים המתרחשים שם הוא מוגבל, לא שלם, ומבוסס ברובו על ניסויי מעבדה וסימולציות. בנוסף, תיעוד מצולם של פסגת הענן דורש מהאסטרונאוט להיות במקום הנכון בזמן הנכון, ועם המצלמה הנכונה. התצפיות שהתקבלו בניסוי זה מרהיבות במיוחד הודות לשילוב המוצלח בין מצלמה צבעונית, רגישה לאור ובעלת רזולוציה גבוהה, עוצמת הפריקה החשמלית הגבוהה של הסערה וזווית הצפייה המדויקת ממנה צילם מורגנסן, בחלון ההזדמנויות הקצר שהוקצב לו כאשר חלף מעל למיקום הסערה.
אך הכוכבים לא סתם הסתדרו בשורה עבור האסטרונאוט הדני. פרופ׳ יואב יאיר, דיקן בית הספר לקיימות במרכז הבינתחומי הרצליה, היה ממפתחי הטכניקה שאפשרה לחזות את מיקומה המדויק של הסערה, חלון הזמן לתצפיות במהלך המעבר של תחנת החלל הבינלאומית מעליה, ואת זוויות המצלמה המתאימות לצילום אידיאלי של הסערה. למעשה, שיטת החיזוי הגלובלית שפיתח יאיר למציאת מרכזים של סופות רעמים גדולות על מנת ללכוד שדוני ברקים כבר נוסתה בעבר, בניסוי מיידקס של משלחת קולומביה, שבין משתתפיה היה האסטרונאוט הישראלי אילן רמון ז"ל.
לדברי פרופ' יאיר, כבר אז הניב הניסוי תוצאות מעניינות שהובילו את המשלחת היפנית ב-2013 ואת המשלחת הדנית של 2015 לפנות אליו בבקשה לשחזר את הניסוי בשנית. אמנם, צילום מתחנת החלל מאפשר כיסוי של שטח נרחב, אך חלון הזמנים בו ניתן לצלם הוא מוגבל ולכן יש לתאם בדיוק רב את הרגע שבו תעבור תחנת החלל מעל הסופה, את מוקד התרחשות הסופה, ואת הזוויות שיספקו מידע מרבי. סופת הברקים מעל מפרץ בנגל נחזתה בהתראה של שלושה ימים מראש, אך מנגנון החיזוי שפיתח יאיר היה מדויק עד לרמת החלון ממנו מורגנסן יראה את הברקים בצורה הטובה ביותר. לרשות מורגנסן עמדו עשר דקות לצלם את הסערה, והוא אף ריחף לקופולה, חלון התצפית הגדול של התחנה, כדי להשיג מבט "מקרוב".
בחומרים המצולמים ניתן להבחין בין השאר בשדוני ברקים אדומים וסילונים כחולים, שתי תופעות אופטיות חשמליות מוכרות המתרחשות מעל סערות ברקים. אך להפתעת המדענים, נצפתה תופעה נוספת שלא תועדה מעולם - ריצודים כחולים וחמקמקים בפסגת הענן, שטרם נמצא שם קליט עבורם. מכיוון שריצודים אלה מתרחשים רק בפסגת הענן, האפשרות היחידה לצפות בהם היא בתצפיות מוטסות. תכונתם ה״מרצדת״ נובעת ככל הנראה מפריקות חשמל קצרות ומהירות בהשוואה לסילונים הכחולים. התיעוד המוצלח נובע במידה רבה גם מההתפתחות הטכנולוגית של ציוד הצילום מאז 2003.
סגירת מעגל משמחת
"החלק המרגש בניסוי הוא שלא ניתן היה לחזות את התופעות החדשות שנתגלו בשחזור שלו", אומר יאיר, שרואה בכך מעין סגירת מעגל משמחת עם ניסוי מיידקס. הצילומים חשפו מגוון מפתיע של מופעים של פעילות חשמלית בתוך ומעל סופות ברקים, ובכללן תיעוד ראשון של פריקות החשמל הפועמות בפסגתן.
במאמר שפורסם בינואר 2017, שיאיר היה בין מחבריו, הוא מסכם שכעת נותר בידי המדענים לנסות להבין את ההשלכות האפשריות של תופעה זו על הכימיה האטמוספירית. הפריקות החשמליות מתרחשות בקו הגבול בין הטרופוספירה, השכבה התחתונה של האטמוספירה, המתחילה מפני הקרקע ומגיעה עד לגובה של 20-17 קילומטר, לשכבת הסטרטוספירה, המוגדרת בגובה שבין 17 ל-50 קילומטר, ובה הטמפרטורה עולה ככל שעולים בגובה - זאת בניגוד למוכר לנו מפני הקרקע (בסטרטוספירה, אגב, נמצאת שכבת האוזון).
ענני סופות הברקים המתנשאים לגובה של כ-18 קילומטר מעל פני הקרקע, בשילוב פליטות הסילונים הכחולים המוקרנות עד לגובה של כ-40 קילומטר תורמים לחילוף גזי החממה בין שתי השכבות. לפיכך, המדענים מעריכים שיחד עם אינטראקציות נוספות בין הסטרטוספירה והטרופוספירה הפריקות עשויות להשפיע על מאזן הקרינה הכולל של כדור הארץ.
מאזן הקרינה, המשקלל את סך אנרגית השמש הנכנסת עם סך האנרגיה המוחזרת אל החלל, תלוי בגורמים רבים וביניהם המרחק של כדור הארץ מהשמש, כיסוי הקרקע והרכב האטמוספירה. כאשר כמות הקרינה הנכנסת מאוזנת עם כמות הקרינה המוחזרת, ניתן לומר שכדור הארץ נמצא בשיווי משקל, ושהטמפרטורה הגלובלית בו נשארת קבועה. כאשר שיווי המשקל הקרינתי מופר, כמו למשל בעקבות שינויים באחוז גזי החממה באטמוספירה כתוצאה מפריקות חשמל בסופות ברקים, טמפרטורת כדור הארץ עשויה להשתנות בהתאם. המידע שנאסף בניסוי שבמהלכו תועדו התופעות החדשות עשוי, אם כך, לסייע להבין טוב יותר את התהליכים המשפיעים על מאזן הקרינה.
הכתבה הוכנה על ידי "זווית - סוכנות ידיעות למדע ולסביבה "
לפנייה לכתב/ת 
