یک فضانورد که در حال چرخش بالای اقیانوس هند بر روی ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) بود، تصویر خیرهکنندهای از ماه و آنچه به «حلقهٔ قمری» معروف است، ثبت کرد.
قوس نازک نوری که ماه را در آغوش میگیرد، گویا از زمین جدا شده و درست بالای لبهٔ آبی کره معلق است؛ این منظره به لطف نقطهنظر ایستگاه، که در ارتفاعی بسیار بالاتر از ابرها قرار دارد، امکانپذیر میشود.
این یک جادو نیست؛ بلکه صرفاً اپتیک سادهای است که توسط هوا و یخ، جایی که جو بهطرز چشمگیری نازک میشود، شکل گرفته است. از این ارتفاع، ماه پشت جو قرار داشت و در مسیر نگاه فضانورد، قوس نشان داد که نور ماه چگونه در کریستالهای ریز خم میشود و بهصورت شَعلهای گسترش مییابد.
شناسایی حلقهٔ قمری
این کار توسط مرکز مشاهدات زمین خدمه ایستگاه فضایی بینالمللی در مرکز فضایی جانسون ناسا هدایت شد. این برنامه بر عکاسی فضانوردی متمرکز است که جو، زمین، آب و نور را برای علم و عموم مستند میکند.
از مدار پایین زمین، ایستگاه در ارتفاع حدود ۲۰۰ مایل دریایی دور سیاره میچرخد و تقریباً تمام ابرهای زیرین را پاک میکند.
این هندسه گاهی ماه را پشت جو میگذارد و هوا را بهعنوان عدسیای تبدیل میکند که درخشندگی آن را برای دوربین بازشکل میدهد.
افق بهصورت لایهها میچینید: لایه زیرین (تروبوسفر) که به رنگ نارنجی میتابد، لایه استراتوسفر که به رنگ سفیدی کمرنگ است، و لایه بالایی که به رنگ آبی عمیق است.
مزوسفر، ناحیهای سرد در ارتفاع ۳۰ تا ۵۴ مایل (حدود ۴۸ تا ۸۷ کیلومتر) که در آن دما به شدت کاهش مییابد، گاهی یخ نادری را میزبانی میکند که این معمای نوری را تکمیل میسازد.
چگونگی تشکیل حلقهٔ قمری
هنگامی که نور ماه از کریستالهای یخی عبور میکند، نور در داخل این کریستالها مسیر خود را تغییر میدهد و بهطور جزئی بر حسب رنگ تفکیک میشود؛ این امر منجر به شکلگیری قوسها و حلقهها میگردد.
حلقهٔ نوری، حلقهای یا روشنایی است که در اطراف خورشید یا ماه شکل میگیرد؛ زمانی که نور خورشید یا ماه از کریستالهای یخی موجود در یک پردهٔ نازک از ابرهای سرسیان عبور میکند.
تعریف استاندارد، حلقهٔ آشنایی را که حدود ۲۲ درجه از ماه گسترش مییابد و داخل دایرهاش آسمان تیرهتری دارد، فهرست میکند.
شکست نور، یا انحراف نور هنگام عبور از یک محیط به محیط دیگر، شعاع مشخصی را برای اشکال معمولی کریستالها تعیین میکند.
عکس فضانورد فقط یک قوس را نشان میدهد، زیرا لایهٔ حامل یخ بهطور کامل ماه را از این خط دید احاطه نکرده بود.
تغییرات ناچیزی در جهتگیری کریستالها در زاویههای کمین میتوانند دایره را به یک منحنی روشن و ظریف تبدیل کنند. هندسهٔ کریستالها اهمیت فراوانی دارد، زیرا صفحات ششضلعی و ستونها نور را به طرق مختلف بازتاب میدهند.
در ابرهای نازک و بلند، حتی انحرافات جزئی میتوانند مکان تقویت یا محو شدن قوس را تغییر دهند؛ این امر با حلقهٔ نقرهای جزئی ثبت شده بالای حاشیهٔ تاریک مطابقت دارد.
یخ در این ارتفاع نادر است
بخار آب میتواند به سمت بالا ارتقاء یابد، با گرد و غبار برخورد کند و در ارتفاعی بالاتر از ابرهای معمولی بهصورت یخ میکرواستیک تبدیل شود.
تحقیقات اخیر توصیف میکند که این لایههای یخی بالا، که بالاترین لایههای اتمسفر زمین هستند، در سردترین مناطق تابستانی نزدیک به ۵۰ مایل (حدود ۸۰ کیلومتر) رشد میکنند.
ارتفاعشان باعث میشود که بهطرز حساسی به نوسانهای کوچک دما و حرکات عمودی واکنش نشان دهند.
موجهای گرانشی، که امواجی هستند که در چگالی هوا به سمت بالا از طوفانها و زمین به وجود میآیند، میتوانند ساختارهای ریز را شکل دهند که با تغییر مسیرهای مدار ظاهر و ناپدید میشوند.
سالها مشاهدات ماهوارهای نشان دادهاند که رفتار این تشکیلهای شبانه درخشان تغییر میکند و ارتباط نزدیکی با لایهٔ پایینتری جو دارند.
یافتهها درک قبلی ما از علت شکلگیری و تغییرات ابرهای میانی قطبی (PMCs) را بر اساس نظرات دکتر جیمز راسل سوم، پژوهشگر ارشد مأموریت AIM ناسا در دانشگاه هامپتن، تغییر دادهاند.
این زمینه به توضیح این که چرا حلقه در بالای لایهٔ آبی قرار گرفت و نه در ابرهای پاییندست معمولی، کمک میکند.
این یخ ابرهای سرستراتوس معمولی نبود؛ احتمالاً در جایی قرار داشت که سرما و شیمی تنها اجازهٔ بقا به نازکترین پردهها را میداد.
چرا ماه پر بهنظر میرسید
در طول عبور، ماه یک هلال نو بهنظر میآمد، اما نوردهی دوربین تمام دیسک را روشن کرد و برجستگیها را در امتداد لبهاش پخش کرد.
نتیجه این است که یک تکهٔ نازک بهصورت گرد بهنظر میآید، در حالی که هلال روشن و سخت همچنان لبهٔ شعاعی خورشید را با وضوح واضح نشان میدهد.
نوردهیهای طولانیتر همچنین درخشندگی کمرنگی را که از سطح زمینی روشن شده در سمت تاریک ماه ناشی میشود، تقویت میکند. این درخشندگی که به «نورهای زمینی» (Earthshine) معروف است، دیسک را نرمتر میکند و احساس فاز پرتر را تقویت مینماید.
آموزشهای حاصل از این حلقهٔ قمری
عکسهای گرفتهشده از مدار زمین، همراستاییهای لحظهای را که حسگرهای خودکار اغلب از دست میدهند، بهدست میآورند و زمینهٔ یک نقطهنظر انسانی را منتقل میکنند.
هر قاب میتواند فیزیک کتابهای درسی را به آسمانهای واقعی پیوند دهد و قوسی از نور را بهعنوان مدرکی بر وجود یخ و حرکت در هوای نازک تبدیل کند.
این تصویر شبیه یادداشت میدانی از لبهٔ فضا است که در آن اپتیک با آب و هوا و شیمی ترکیب میشود.
حلقهٔ جزئی قمری که بالای لبهٔ ماه آویزان است، به ما امکان میدهد فیزیک را در مقیاس سیارهای مشاهده کنیم، بدون اینکه از نقطهٔ بلند ۲۰۰‑مایلی راحتنشینان ترک کنیم.