عکس زیبای دنباله دار لمون و راه شیری با جزئیات پنهان در یک قاب آسمانی
به گزارش راوه بلاگ، دیشب این عکس را روی صفحه مانیتورم دیدم، تصویری از سایت Astronomy Picture of the Day. تصویری که نه یک عکس معمولی نجومی، بلکه نمایشی از سه مقیاس کاملاً متفاوت بود. در یک نگاه نخست، رشته کوه های پوشیده از برف مِیلی در هیمالیا دیده می شدند. خطوط سنگی آنها روشن و قابل لمس بودند، درست مثل نقطه ای آشنا روی یک نقشهٔ زمینی. اما لحظه ای بعد نگاه من از دامنه ها جدا شد و به سوی آسمان کشیده شد. در سمت راست، دنباله دار لمون با دُم دوگانه اش قرار داشت. دُم سفید، صاف و روشن بود و کمی بالاتر از آن دُم آبی کشیده ای قرار داشت که مسیرش با بادهای خورشیدی تغییر نموده بود. این دو رنگ کنار هم تصویری ساختند که در نگاه اول ساده به نظر می رسید، اما وقتی دقیق تر نگاه می کردی، می فهمیدی هرکدام نشانهٔ یک فرایند فیزیکی پیچیده اند.
اما آنچه مرا به تأمل بیشتر واداشت، بخش چپ تصویر بود. جایی که پهنهٔ مرکزی راه شیری با ابرهای غبار تیره و سحابی های سرخ رنگش مثل دیواری بزرگ از نور و ماده ظاهر شده بود. وقتی نور دنباله دار لمون را با این دیوارهٔ ستاره ای مقایسه کردم، تفاوت مقیاس ها حیرت انگیز شد. دنباله دار در فضای منظومهٔ شمسی چندین میلیون کیلومتر طول دُم داشت. اما در برابر ستون های غول آسای گاز و گرد و غبار که تا هزاران سال نوری امتداد داشتند کوچک به نظر می رسید.
همین تضاد بود که باعث شد به این فکر کنم چرا تصویر عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری تا این اندازه تأثیرگذار است. شاید چون سه مقیاس کاملاً متفاوت را در یک قاب جمع نموده است. مقیاس زمینی، مقیاس منظومهٔ شمسی و مقیاس کهکشانی. در چنین تصویری انسان احساس می نماید در میانهٔ یک پل میان دنیا نزدیک و دنیا دور قرار گرفته است. همین تجربهٔ انسانی بود که مرا به نوشتن این تحلیل واداشت.
1. ساختار دُم های دنباله دار و نقش باد خورشیدی در شکل گیری این نمای نادر
برای فهم دقیق تر مجذوب کنندهیت بصری تصویر، باید ابتدا بدانیم دنباله دار لمون چرا دو دُم دارد و هرکدام چه ماهیتی دارد. در عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری، این دو دُم به شکل کاملاً متمایز دیده می شوند و همین تفاوت از نظر علمی ارزشمند است. دُم سفید همان دُم غبار است که در اثر گرم شدن سطح هستهٔ یخی دنباله دار ایجاد می شود. مولکول ها و ذرات ریز غبار از سطح جدا می شوند و نور خورشید آنها را روشن می نماید. جهت این دُم بیشتر تابع فشار تابش خورشید است که در فهم فیزیکی آن می توان از اجزای مدل فشار تابشی استفاده کرد، مانند شدت تابش، زاویهٔ برخورد نور و جرم ذرات.
اما دُم آبی ماهیت متفاوتی دارد. این دُم از یون های گازی تشکیل شده که تحت تأثیر باد خورشیدی از مسیر فیزیکی خود منحرف می شوند. باد خورشیدی جریان پیوسته ای از ذرات باردار با سرعتی در حدود صدها کیلومتر بر ثانیه است و وقتی این باد با مولکول های گازی برخورد می نماید، آنها را یونیزه می نماید و به سمت مخالف خورشید می راند. مسیر این دُم گاهی پرپیچ و خم می شود، زیرا تغییرات میدان مغناطیسی خورشید بر آن اثر می گذارد. همین تغییرات باعث می شود انحناهای متعدد یا تاب های ناگهانی در مسیر دُم شکل بگیرند. در تصویر مورد بحث نیز همین الگو دیده می شود.
این تفاوت میان دُم سفید و دُم آبی در یک تصویر واحد به ندرت با چنین وضوحی ثبت می شود. علت این وضوح آن است که عکاس در زمانی مناسب از شب، در ارتفاع بالا و با آسمانی بسیار تاریک تصویر را ثبت نموده است. دُم های دنباله دار ساختاری زودگذر دارند و به سرعت ضعیف می شوند، به همین علت ثبت آنها احتیاجمند هم زمانی دقیق با برترین دورهٔ روشنایی دنباله دار است. این نکته اهمیت علمی و زیبایی شناختی تصویر را افزایش می دهد.
2. رفتار نور در راه شیری و نقش ابرهای غبار در شکل دهی به نمای کهکشانی
وقتی به سمت چپ تصویر نگاه می کنیم، ساختار پیچیدهٔ راه شیری بیشترین توجه را جلب می نماید. ابرهای تیرهٔ غبار که به آنها باندهای تاریک یا نوارهای دامی (Dark Nebulae) گفته می شود، مسیر نور ستارگان دور را سد می نمایند و همین توقف نور باعث ایجاد طرح هایی شبیه چرخش، ستون یا هالهٔ ضخیم در پهنهٔ کهکشانی می شود. چنین ساختاری را تنها با درک عناصر تشکیل دهندهٔ صفحهٔ کهکشانی می توان فهمید. در عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری، این نوارهای تاریک آن قدر برجسته اند که حضورشان عمق تصویر را افزایش داده است.
در کنار نوارهای تاریک، سحابی های گسیلشی مانند سحابی مرداب یا سه لتی با درخشش سرخ فام خود دیده می شوند. این رنگ سرخ به علت برانگیختگی هیدروژن یونیزه شده است که پس از برخورد فوتون های پرانرژی، الکترون های خود را از دست می دهد و بعد از بازگشت به حالت پایین تر نور ساطع می نماید. همین واکنش سادهٔ فیزیکی مسئول رنگ های باشکوهی است که در مرکز راه شیری دیده می شود.
در بخش مرکزی کهکشان تراکم ستارگان به بیشترین اندازه می رسد و در چنین تصویری حتی بدون تلسکوپ حس حضور میلیاردها ستاره ایجاد می شود. هر نقطهٔ کوچک نورانی می تواند ستاره ای مانند خورشید باشد یا مجموعه ای از هزاران ستاره. این تراکم نوری به علت حضور هستهٔ مرکزی کهکشان است که ساختاری چرخان و پرجرم دارد. زاویهٔ نگاه ما به سمت مسیر چرخش باعث می شود نور ستارگان روی هم انباشته شود و این درخشندگی باشکوه ایجاد شود.
نمای مجذوب کننده راه شیری در این عکس تنها نتیجهٔ توانایی دوربین نیست، بلکه نتیجهٔ شرایط نوری مناسب، نبود آلودگی نوری و ارتفاع زیاد از سطح دریاست. همهٔ این عوامل دست به دست هم داده اند تا جزئیاتی دیده شود که معمولاً در عکاسی معمولی آسمان قابل مشاهده نیست.
3. سه مقیاس متفاوت در یک قاب؛ از کوه های هیمالیا تا دنباله دار لمون و تا هستهٔ راه شیری
یکی از دلایل اصلی تأثیرگذاری عکس، ترکیب سه مقیاس کاملاً فرق دارد. رشته کوه های مِیلی در پیش زمینه قرار دارند و به عنوان نزدیک ترین عنصر، مرزی بین زمین و آسمان ایجاد می نمایند. این کوه ها بخشی از هیمالیا هستند و ارتفاع قابل توجه آنها باعث می شود هوا رقیق تر و آسمان شفاف تر باشد. همین شفافیت عامل مهمی در ثبت دقیق ساختار دنباله دار و راه شیری است.
در مقیاس دوم، دنباله دار لمون واقع شده است که در فضا در فاصلهٔ چند ده میلیون کیلومتری از زمین حرکت می نماید. این فاصله در مقایسه با فاصلهٔ نقطه به نقطه در سطح زمین بسیار بزرگ است، اما در برابر مقیاس کهکشانی کوچک محسوب می شود. همین کوچک بودن نسبی باعث شده دنباله دار در تصویر تنها یک عنصر در میان وسعت بزرگ آسمان باشد. در تصویر حس گذرا بودن دنباله دار به خوبی منتقل می شود، زیرا مسیر آن تنها برای چند هفته روشن است و بعد از آن به نواحی سرد و تاریک منظومهٔ شمسی بازمی شود.
اما مقیاس سوم خود راه شیری است. پهنه ای که در تصویر دیده می شود حداقل چند هزار سال نوری عمق دارد. اگر دامنهٔ کوه ها را یک فاصلهٔ زمینی بدانیم و دنباله دار را یک پدیدهٔ منظومه شمسی، راه شیری حوزهٔ کیهانی گسترده ای است که هزاران برابر بزرگ تر از دنباله دار است. همین تضاد باعث شده بیننده احساس کند میان دو دنیا قرار گرفته؛ دنیا نزدیک و ملموس و دنیا دور و بزرگ.
این همزیستی سه مقیاس نه فقط یک ویژگی زیبایی شناختی، بلکه یک آگاهی تازه دربارهٔ جایگاه انسان در کیهان ایجاد می نماید.
4. چالش های فنی عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری در ارتفاعات هیمالیا
ثبت چنین تصویری احتیاجمند پیش بینی شرایط جوی، محاسبهٔ مسیر دنباله دار و تنظیم دقیق دوربین بوده است. در عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری، نخستین چالش دستیابی به آسمانی بدون آلودگی نوری است. هیمالیا یکی از معدود مناطقی است که این امکان را فراهم می نماید. ارتفاع زیاد از سطح دریا تراکم مولکول های هوا را کاهش می دهد و شفافیت آسمان را بالا می برد. نتیجه این است که نور ستارگان کمتر پراکنده می شود و ساختارهای ظریف راه شیری بهتر دیده می شوند.
اما ارتفاع زیاد مسائل جدیدی ایجاد می نماید. دما کاهش می یابد و دوربین ممکن است دچار شبنم زدگی شود. برای جلوگیری از این مشکل از گرم کن های لنز استفاده می شود. این ابزار ساده با افزایش دمای محدودهٔ لنز مانع تقطیر بخار آب می شود. از سوی دیگر، وزش بادهای کوهستانی می تواند دوربین را دچار لرزش کند. عکاس معمولاً از سه پایه های سنگین تر و وزنه های پایدارنماینده برای تثبیت دوربین بهره می گیرد.
دقت در زمان بندی نیز اهمیت دارد. دنباله دار لمون دارای دُم های ضعیف تری در برخی شب ها بوده و ثبت برترین شکل آن احتیاجمند انتخاب شبی است که روشنایی آن در بیشترین حد باشد. غبار دنباله دار به نور خورشید احتیاج دارد و اگر زاویهٔ خورشید نسبت به دنباله دار مناسب نباشد، درخشندگی کاهش پیدا می نماید. عکاس باید از نرم افزارهای ردیابی دنباله دار مانند ابزارهای محاسبهٔ مدار، موقعیت دقیق اجرام و مسیر ظاهری آنها استفاده کند.
در چنین تصویری بعلاوه ضروری است نوردهی طولانی انجام شود تا جزئیات راه شیری ثبت شود. نوردهی طولانی می تواند دنباله دار را محو کند، زیرا دنباله دار خود در حال حرکت است. بنابراین باید از تکنیکی استفاده می شد که نوردهی به اندازهٔ کافی طولانی باشد اما حرکت دنباله دار باعث کشیدگی غیرطبیعی نشود. این توازن به وسیله ترکیب چند نوردهی کوتاه با پردازش دقیق صورت گرفته است. همین مهارت هاست که عکس را از یک ثبت معمولی به یک اثر هنری قابل تفسیر تبدیل نموده است.
5. فیزیک درخشش دنباله دار لمون و تغییرات ساختاری آن در مسیر بازگشت
ماهیت دنباله دارها بر اساس ترکیب سازندهٔ آنها و فاصله شان از خورشید تغییر می نماید. دنباله دار لمون نیز از این قاعده مستثنی نیست. در فاصله های دورتر، هستهٔ آن پوشیده از یخ های منجمد است که واکنشی نشان نمی دهند. اما با نزدیک شدن به خورشید، سطح آن گرم می شود و یخ های فرّار مانند یخ دی اکسید کربن و یخ آب آغاز به تبخیر می نمایند. این فرایند را گاززدایی می نامند و بخشی از انرژی خورشیدی را به مولکول های سطح منتقل می نماید. وقتی مولکول ها از سطح جدا می شوند، با ذرات باد خورشیدی برخورد می نمایند و برخی از آنها یونیزه می شوند.
یونیزه شدن پایهٔ اصلی تشکیل دُم آبی است. یون ها در میدان مغناطیسی خورشید قرار می گیرند و مسیرشان تغییر می نماید. این مسیر در تصویر شکل خمیده ای دارد. همین خمیدگی نشان دهندهٔ تعامل پویای باد خورشیدی با یون های گاز است. شدت روشنایی این دُم به اندازه گاز خروجی و اندازه تابش فرا بنفش خورشید بستگی دارد. گاهی در اثر طوفان های خورشیدی، این دُم کشیده تر و روشن تر می شود.
در مقابل، دُم سفید از ذرات غبار تشکیل شده است. این ذرات به وسیلهٔ فشار تابشی خورشید به سمت عقب رانده می شوند. درخشندگی دُم سفید به توان بازتاب سطح ذرات وابسته است. این توان بر اساس مدل های بازتابی مانند مدل پراکندگی می (Mie Scattering) قابل شرح است. اگر ذرات اندازهٔ یکنواختی داشته باشند، دُم ظاهری صاف و همگن دارد. اما اگر اندازه ها متفاوت باشند، سطوح مختلفی از روشنایی دیده می شود.
وقتی دنباله دار از خورشید دور می شود، اندازه گاز خارج شده کمتر می شود و شدت هر دو دُم کاهش پیدا می نماید. به همین علت تصویر ثبت شده در برترین دورهٔ روشنایی اهمیت دارد. دنباله دار لمون مسیر بازگشتی طولانی دارد و شاید دهه ها طول بکشد تا دوباره به چنین درخشندگی برسد. این ویژگی گذرا بودن آن را برجسته می نماید و علت دیگری است که چرا ثبت تصویری مانند عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری اهمیت علمی و زیبایی شناختی دارد.
6. چرا ترکیب دنباله دار و راه شیری می تواند لایه ای فلسفی ایجاد کند؟
ترکیب یک دنباله دار گذرا با ساختار پایدار و بزرگ راه شیری تنها یک موضوع علمی نیست، بلکه لایه ای فلسفی نیز دارد. راه شیری نمایانگر مقیاس های چندین هزار سال نوری است. ستاره ها، سحابی ها و ابرهای غبار آن میلیون ها سال طول می کشند تا شکل بگیرند یا تغییر نمایند. اما دنباله دار، برخلاف همهٔ این ساختارها، پدیده ای گذرا و زمان مند است. هر دنباله دار در فاصلهٔ چند هفته یا ماه به اوج روشنایی می رسد و دوباره در تاریکی فرو می رود.
این تضاد میان گذرا و پایدار، میان لحظه و زمان عمیق، همان احساسی است که بسیاری از بینندگان هنگام تماشا این تصویر تجربه می نمایند. در اینجا دنباله دار نماد زمان کوتاه، فرصت های نادر و پدیده هایی است که تنها برای مدت کوتاهی از مسیر زندگی ما عبور می نمایند. اما راه شیری نماد ثبات است. نماد نیرویی که در برابر زمان مقاومت می نماید.
وجود کوه های هیمالیا در تصویر نیز یک لایهٔ دیگر ایجاد می نماید. کوه ها مانند راه شیری پایدارند، اما نه در مقیاس کیهانی. آنها خود تحت تأثیر فرایندهای زمین ساختی حرکت می نمایند و طی میلیون ها سال تغییر می یابند. این سه گانهٔ زمانی نشان می دهد که نسبیت زمان تنها یک مفهوم فیزیکی نیست، بلکه یک تجربهٔ انسانی است.
تماشا عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری مثل نگاه کردن به یک جدول زمانی چندلایه است. بیننده در یک نگاه حاضر می بیند چگونه برخی پدیده ها سریع محو می شوند و برخی دیگر برای همواره باقی می مانند. همین تجربه است که معنا و قدرت فلسفی تصویر را افزایش می دهد و آن را از یک عکس علمی به یک قاب تأمل برانگیز تبدیل می نماید.
خلاصهٔ نهایی
تصویر دنباله دار لمون و راه شیری ترکیبی از سه مقیاس فرق دارد که از زمین تا منظومهٔ شمسی و تا کهکشان امتداد دارد. دُم سفید و دُم آبی دنباله دار نمایانگر دو فرایند فیزیکی متفاوت هستند که یکی از غبار و دیگری از یون های گاز تشکیل شده است. ساختار راه شیری با نوارهای تاریک و سحابی های سرخ، عمق تصویر را افزایش می دهد و حضور میلیاردها ستاره را قابل مشاهده می نماید. ثبت این تصویر در ارتفاعات هیمالیا احتیاجمند دقت فنی و شرایط نوری بسیار مناسب بوده است. دنباله دار به علت ماهیت گذرایش تنها برای مدت کوتاهی چنین درخشندگی ای دارد و همین امر اهمیت عکاسی آن را بیشتر می نماید. این تصویر بعلاوه لایه ای فلسفی ایجاد می نماید و نشان می دهد که چگونه پدیده های سریع و پایدار در کنار هم قرار می گیرند. به همین علت عکس عکاسی دنباله دار لمون و راه شیری تنها یک تصویر علمی نیست، بلکه شناختی گسترده تر از دنیا ارائه می دهد.
❓ پرسش های رایج
1. چرا دنباله دار لمون دو دُم متفاوت دارد؟
یکی از دُم ها از غبار تشکیل شده و نور خورشید آن را روشن می نماید. دُم دیگر از یون ها تشکیل شده و با باد خورشیدی منحرف می شود.
2. چرا راه شیری در این تصویر تا این حد روشن است؟
آلودگی نوری در ارتفاعات هیمالیا بسیار کم است و هوا شفافیت بالایی دارد. این شرایط باعث می شود ساختارهای راه شیری با جزئیات دیده شوند.
3. برترین زمان برای عکاسی از دنباله دارها چه زمانی است؟
برترین زمان وقتی است که دنباله دار به خورشید نزدیک می شود و تبخیر سطح آن افزایش می یابد. این دوره بیشترین روشنایی را ایجاد می نماید.
4. آیا ثبت همزمان دنباله دار و راه شیری آسان است؟
این کار بسیار سخت است چون احتیاجمند هم زمانی دقیق و محاسبهٔ نوردهی مناسب است. حرکت دنباله دار می تواند در نوردهی طولانی موجب محوشدگی شود.
5. چرا این تصویر ارزش علمی دارد؟
این تصویر ساختار دُم ها و تغییرات ناشی از باد خورشیدی را به وضوح نشان می دهد. بعلاوه داده های بصری خوبی دربارهٔ تراکم غبار در راه شیری ارائه می نماید.
دکتر علیرضا مجیدی
پزشک، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران
دکتر علیرضا مجیدی، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران .
با بیش از 20 سال نویسندگی ترکیبی مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
دربارهٔ علیرضا مجیدی در خبرنگاران