שדוני ברקים תועדו מעל צרפת: ההסבר לתופעה המדהימה
הבזקי האור המסתוריים נוצרים מעל סופות ברקים עוצמתיות, בגובה של עשרות קילומטרים מעל פני כדור הארץ. הם נמשכים שברירי שנייה בלבד, ולכן קשה במיוחד לתעד אותם. פרופ' יואב יאיר מאוניברסיטת רייכמן מסביר כיצד הם נוצרים, מה הקשר שלהם לאילן רמון ולמה הם מעסיקים מדענים ברחבי העולם
שדוני ברקים אדומים נצפו לאחרונה מעל שמי כפר בקורסיקה שבצרפת, האי הרביעי בגודלו בים התיכון. תופעה זו נצפית בקלות מהחלל ולעתים גם מפני השטח של כדור הארץ, תלוי באפשרות לקו ראייה נקי ללא הפרעות של עננים.
שדוני ברקים הם הבזקי אור המופיעים בגובה רב של 50 עד 90 קילומטרים מעל סופות ברקים עוצמתיות, ונמשכים שברירי שנייה בלבד. הם מופיעים בגוון אדום עז והעובדה שקשה מאוד להבחין בהם בעין אנושית ללא כל אמצעי מתווך רק מגדילה את נדירותם. התופעה נצפתה רשמית רק בשנת 1989, ומאז מתועדת לעיתים תכופות ברחבי העולם – כשהאחרונה שבהן בחבל הטריטוריאלי של צרפת, השוכן צפונית לסרדיניה ומערבית לאיטליה. כדי להשיג את הצילומים המרהיבים הללו, הצלם שתיעד אותם בחן מראש את התחזיות המטאורולוגיות ואת זווית הצפייה, כך ששדוני הברקים יופיעו בקו אחד עם הכפר.
פרופ' יואב יאיר, חבר סגל ולשעבר דיקן בית הספר לקיימות באוניברסיטת רייכמן, מסביר כי כאשר ברק רגיל, אך חזק במיוחד ובעל מטען חיובי, מכה מהענן אל הקרקע, נוצר עיוות זמני וקיצוני בשדה החשמלי שמעל הענן. "העיוות הזה גורם לחלקיקים טעונים ברום האטמוספרה לפרוץ כלפי מטה בפרץ אנרגיה לכיוון הקרקע במהירות של 100 אלף קילומטרים בשעה (בערך), מגובה של 90 קילומטרים לגובה של 50 קילומטרים בפחות ממאית שנייה. בשונה מברק רגיל שהוא זרם של אלקטרונים, השדון דומה יותר במנגנון שלו לזוהר הקוטב – תופעת טבע המאופיינת בהופעה של אור בצבעים שונים בשמי הלילה", מסביר פרופ' יאיר. "שחרור המטען החיובי יוצר שינוי חד ופתאומי בשדה החשמלי בין החלק העליון של הענן לבין היונוספרה. השדה החשמלי העצום מאיץ אלקטרונים שמתנגשים במולקולות החנקן שנמצאות בשכבות האטמוספרה הגבוהות, מה שמעורר את מולקולות הגז וגורם להן לפלוט את האור בגווני אדום (665 ננומטר) וכחול (470 ננומטר), בצורה שמזכירה זרועות של מדוזה, אף כי לפעמים יש צורות של עמודים, מלאכים או ציפורים".
לדברי פרופ' יאיר, שדוני הברקים נמנים עם משפחה בשם "תופעות זוהרות בנות חלוף" (TLE – Transient Luminous Events), שהיא משפחה של הבזקי אור קצרים ופריקות חשמליות המתרחשים באטמוספרה הגבוהה (במזוספרה וביונוספרה), ישירות מעל ענני סערה וסופות ברקים עוצמתיות.
"המטאורולוג האמריקני פרופ' וולטר (וולט) א. ליונס היה מחלוצי החוקרים שבחנו את משפחה זו, לרבות תופעת שדוני הברקים. באמצעות תחנת המחקר שלו בקולורדו, פרופ' ליונס וצוותו היו מהראשונים שתיעדו באופן שיטתי וצילמו עשרות אלפי שדונים באמצעות מצלמות רגישות לאור, והוכיחו כי לא מדובר באשליה אופטית אלא בתופעה פיזיקלית קבועה הקשורה לברקים בעלי מטען חיובי. "בניגוד לברקים הרגילים שיורדים אל הקרקע, תופעות אלו נפלטות כלפי מעלה – אל עבר החלל. הן נמשכות שברירי שנייה (בין פחות ממילישנייה למספר עשרות מילישניות), ולכן לרוב קשה מאוד להבחין בהן בעין בלתי מזוינת", מסביר פרופ' יאיר. "אם יודעים איפה עתידות להתקיים סופות ברקים, בטווח של 24 שעות, ניתן להתארגן לתצפית וללכוד את התופעה המרהיבה הזו באמצעות מצלמות עם זמן חשיפה קצר או קצב וידאו מהיר מאוד".
השם שדוני ברקים נטבע בשנת 1994 על ידי פרופ' דייוויס סנטמן מאוניברסיטת אלסקה. "הוא בחר בשם הזה לאחר ששאב השראה מיצורים מיתולוגיים ורוחות חולפות מסיפורי אגדות (כמו במחזה "חלום ליל קיץ" של וויליאם שייקספיר)", מציין פרופ' יאיר, ממובילי המחקר על אודות שדוני הברקים בישראל, שגם תיעד תופעה זאת בישראל.
המחקר על שדוני הברקים קיבל דחיפה מדעית עצומה בזכות משימת STS-107 של מעבורת החלל קולומביה בשנת 2003. האסטרונאוט הישראלי הראשון, אילן רמון ז"ל, הפעיל בחלל מצלמות מיוחדות כחלק מהניסוי הישראלי "מיידקס" (MEIDEX - Mediterranean Israel Dust Experiment). הניסוי הצליח לתעד את השדונים הללו מהחלל בצורה חסרת תקדים, וממצאיו משמשים את המדענים עד היום. 19 שנים מאוחר יותר תועדו שדוני ברקים גם במהלך משימת "רקיע" אל תחנת החלל הבינלאומית, שבה היה שותף האסטרונאוט הישראלי איתן סטיבה.