אסטרונאוט סוכנות החלל האירופית אנדראס מוגנסן הגיע לאחרונה לתחנת החלל הבינלאומית כשהוא מצויד במצלמה חדשה – ובכך ישלים את הניסוי שהאסטרונאוט הישראלי הראשון אילן רמון התחיל ב-2003 והאסטרונאוט הישראלי השני איתן סטיבה המשיך בשנה שעברה. מוגנסן הדני יצלם סופות ברקים ותופעות זוהרות באטמוספרה הגבוהה (בין 50 ל-95 ק"מ מגובה פני הים), הידועים גם בשם "שדונים" ו"אֶלְפים". הניסוי הוא המשך לניסוי ILAN-ES שביצעו סטיבה וחבריו למשימת AX-1, שהוא עצמו היה המשך ישיר לניסוי MEIDEX שנערך על ידי רמון וחבריו לצוות מעבורת החלל קולומביה בשנת 2003.
"זאת וריאציה על הניסוי שערך סטיבה בשנה שעברה, במסגרת משימת 'רקיע', שהיה בעצמו המשך לחלק הליל בניסוי MEIDEX שערך אילן רמון ז"ל", מסביר פרופ' יואב יאיר מאוניברסיטת רייכמן, שתכנן את הניסוי של סטיבה – וכעת הוא שותף לניסוי של מוגנסן. "הדנים שיגרו מצלמה הרבה יותר משוכללת ממה שעמדה לרשותנו. המצלמה שלנו מדגם NIKON צילמה 60 תמונות לשנייה, שלהם נקראת DAVIES והיא מצלמת אלף תמונות בשנייה – קצב מסחרר שיאפשר לצלם שדונים ברזולוציה חסרת תקדים. כבר הצלחנו לתפוס כמה שדונים בניסיון הראשון בשבוע שעבר, אבל כנראה שהייתה תקלה במצלמה ולא קיבלנו את המידע שרצינו. העמיתים מדנמרק פתרו אותה והעלו הגדרות תוכנה חדשות לתחנת החלל, אז יש תקווה לקבל תצלומים חדשים ומשופרים. כך או כך, מדובר באותה מתודולוגיה לחיזוי סופות ברקים ברחבי העולם שפיתחנו ב-2003 לניסוי MEIDEX".
שדונים, אֶלְפים וברקים הפוכים
שדונים הם התפרקויות חשמליות המתרחשות גבוה מעל לענני סופה בגובה של בין 50 ל-90 ק"מ מפני הים, כאשר יש ברקים חזקים במיוחד. ואילו אֶלְפים מופיעים בגובה של עד 100 ק"מ. כפי הנראה, האדם הראשון שראה שדונים היה כנראה ההיסטוריון הגרמני יוהאן גאורג אסטור ב-1730, שעה שניסה לכתוב ספר על גיאוגרפיית גרמניה. אסטור טיפס עם סוסו על הר גבוה מאוד, כשהוא משקיף מלמעלה על ענן סופה. להפתעתו, ראה ברקים נורים מהענן מעלה, כלפי הרקיע – במקום כלפי הקרקע. תופעה זאת נקראת היום "סילונים ענקיים" ומהווה חלק מ"המשפחה" של התופעות הללו.
השדונים עצמם תועדו לראשונה ב-1989, כשנלכדו בטעות בסרטון של אסטרונומים מאוניברסיטת מינסוטה. אמנם שדונים רבים תועדו מאז מהארץ, מהאוויר ומהחלל – אבל טבעם נותר חמקמק למדי. כפי הנראה, השדונים שונים מאוד מהברקים, הם עצומים בגודלם ומבחינה פיזיקלית קרובים יותר בטבעם לתופעת זוהר הקוטב.
שדון ברקים נוצר כאשר ברק בעל מטען חיובי הנמצא בפסגת הענן (כ-5% מסך כל הברקים) משתחרר לאדמה, ואילו בחלקו המרכזי של הענן נמצא מטען שלילי. ברגע שחרור המטען החיובי, נוצר שדה חשמלי רגעי ועוצמתי מעל הענן, שמיינן ומעורר מולקולות של חנקן באטמוספרה העליונה – תהליך שפולט פוטונים באורכי גל שונים, הבזקי אור אדומים וכחולים. שדוני ברקים אורכים שברי שניות בלבד, כלומר נעלמים הרבה לפני שמספיקים למצמץ, אבל הם מתפשטים על אזור של בין 24 ל-84 ק"מ ומזכירים בצורתם מדוזות ענקיות או גזרים ועמודים. אלפים נוצרים באופן דומה ואורכים הרף עין דומה, אבל מתפשטים באטמוספרה של כדור הארץ עד כדי קוטר של 320 ק"מ – ונראים כמעין טבעת של גז בכיריים או דונאט של אור אדום שבמרכזו חור מעגלי.
אסטרונאוט סוכנות החלל האירופית אנדראס מוגנסן מסביר על כמה מהתופעות שלכד בפעם הקודמת, ב-2015
"משפחה חדשה של תופעות"
"אנחנו מנסים להבין מה זה אומר על סופות הברקים", אומר פרופ' יאיר. "למשל, האם התחממות כדור הארץ מעודדת את היווצרותם של השדונים. חלק משאלות היסוד של התופעה נשארו פתוחות לחלוטין. למעשה, ב-2015, בפעם הקודמת שאנדריאס מוגנסן היה בתחנת החלל, גילינו בתצלומים שהוא צילם משפחה חדשה של תופעות בשם 'התפרקויות קורונה כחולות'. בניגוד לשדונים ולאלפים, שמתפרקים גבוה מאוד במזוספירה, הברקים הכחולים מתפרקים סמוך מאוד או בתוך העננים עצמם. מאז הגילוי התפרסמו עשרות מאמרים על התופעה, והמחקר הדני החדש ינסה לשפוך אור על הברקים הכחולים הללו".
ב-2019 התקינה סוכנות החלל האירופית מצלמות וגלאי בתחום הרנטגן על סיפון תחנת החלל הבינלאומית במסגרת פרויקט Atmosphere-Space Interactions Monitor, או ASIM. הפרויקט מאפשר לחוקרים להשוות בין התמונות שמצלם האסטרונאוט מוגנסן לתמונות שצולמו בזווית מעט שונה מסיפון החללית.
"אחד הדברים שניסינו לעשות בניסוי ILAN-ES ב-2022 היה לתצפת בו-זמנית על התופעה מהקרקע ומהחלל", מספר פרופ' יאיר. "חילקנו עשרות מצלמות לשם כך לבתי ספר בישראל ובאפריקה, אבל לא הצלחנו לצלם את אותה תופעה בעת ובעונה אחת – כשרואים את השדונים מהחלל לא רואים אותם מהקרקע, ולהפך. הניסוי הדני משתמש במערך הפוטומטרי שעל סיפון התחנה כדי להצליב את הנתונים, בתקווה להגיע להבנה מלאה יותר של הסביבה הזרה והמוזרה הזאת של האטמוספרה העליונה".
