سه خورشید در آسمان !
گردآورنده : علی حسینی‌نژاد
"صبح امروز دو خورشید کاذب را مشاهده نمودم که تا حوالی غروب، خورشید واقعی را در آسمان مشایعت می‌کردند. بی‌آنکه از او سبقت گرفته، فراز یا فروتر روند." این پاراگراف، ترجمه‌ی گزارشی است کوتاه از یک مشاهده واقعی و به تبع عجیب که قریب ۲۴۰۰ سال پیش ارسطو در رساله میتؤرلوژی خود مکتوب نمود.
خورشید کاذب !
اما در آثار متاخرتر منجمان شرقی و اروپایی نیز گزارشاتی مشابه از این پدیده به چشم می‌خورد. یکی از جالب‌ترین آنها، در ماه مارس سال ۱۶۲۹ رخ داد. زمانی که کاردینال‌های مسیحی متوجه حضور دو نقطهی نورانی به فاصله‌ای مساوی از خورشید در آسمان واتیکان شدند. بلافاصله نامه‌ای از سوی کلیسا به برخی از بزرگترین متفکران اروپا ارسال شد تا دعوتی باشد از آنان برای توضیحی در خصوص این پدیده. یکی از اندیشمندان مدعو رنه دکارت بود. او چنان در این مسأله کنجکاو شد که مطالعات فلسفی خود را برای مدتی رها نمود و قدم به وادی هواشناسی گذاشت!
نقاشی قدیمی
اما در فاصله‌ای که دکارت در تلاش بود تا به یک توضیح منطقی برای علت تشکیل خورشید کاذب برسد، کلیسای کاتولیک معطل نمانده پاسخ دلخواه را به خویش رساند. واتیکان طی بیانیه‌ای رسمی اعلام داشت که علت بروز این پدیده نمی‌تواند چیزی جز تلاش فرشتگانی باشد که صحنه‌ی آسمان را برای روز موعود آماده می‌سازند. اروپای عصر رونسانس اما بالغ‌تر از آن شده بود که برای لاطائلاتی اینچنین دم‌دستی اعتباری قائل شود. پدیده‌ی «خورشیدهای کاذب» بذر یک پرسش اجتناب‌ناپذیر را در ذهن حاصلخیز انسان خسته از قرون وسطی کاشته بود.
چه چیز باعث میشود تا خورشید کاذب پدید آید؟
طبیعت چه ترفندی برای این نمایش خیره کننده به کار بسته است؟
پرسش‌هایی که خود را نیازمند پاسخی منطقی می‌یابند.
پاسخی که از روش علمی به دست آمده باشد.
و برای علم چه خوراکی مغذی‌تر از مشاهدات دقیق؟
خوشبختانه پیش از آن مجموعه‌ای مستند از مشاهدات منجمان شرق میانه از این رویداد به ثبت رسیده بود که برخی حاوی اطلاعات ارزشمندی بود.نخستین پیامد مطالعه و مشاهدات بیشتر پی بردن به وجود رابطه‌ای میان دو پدیده‌ی «خورشید کاذب» و «هاله‌ی ۲۲ درجه بود».منظور از هاله‌ی ۲۲ درجه همان حلقه نورانی معروفی است که گاه خورشید یا ماه را احاطه می‌کند و میان ما ایرانیان به خرمن ماه معروف است.
خرمن ماه
آنها که کمی سربه هواترند احتمالا دیده‌اند که گاه هاله‌ای نورانی گرداگرد خورشید یا ماه را فرا می‌گیرد. هاله‌ای به شعاع ۲۲ درجه که هنوز هم برای کهنه کشاورزان دشتستان نوید بارانی است قریب‌الوقوع.
نکته جالب در مورد خورشیدهای کاذب این که آنها همواره دو نقطهی نورانی بر خرمن خورشید اند. دو نقطه ای که در توافقی نانوشته ارتفاع یکسانی از افق اختیار می‌کنند. به عبارت دیگر هاله‌ی ۲۲ درجه گاه به گونه‌ای ظاهر میشود که دو نقطه بر محیط آن درخشان‌تر از سایر نقاطش است. نقاطی که خط واصل آنها با افق موازی است. به این پدیده اپتیکی اتمسفری جالب ، " خورشید کاذب " ، " Sun Dog " ویا " Parhelia " گفته میشود .
پس از قرار معلوم شناخت خورشید کاذب میسر نیست جز با شناختی بیشتر و بهتر از هاله‌ی ۲۲ درجه؛ و شناخت بیشتر ممکن نیست جز با مشاهدات دقیق‌تر. و صد البته سؤالات شسته‌تر...
چرا شعاع این هاله همواره ۲۲ درجه است؟
چرا دو نقطه از محیط این هاله، نورانی‌تر از دیگر نقاطش است؟
چرا خط واصل آن دو نقطه با افق موازی است؟
و اساسی‌تر از تمام این پرسش‌ها اینکه چرا هاله‌ی ۲۲ درجه همواره در حضور ابرهای " پرسا " یا همان " سیروس " تشکیل میشود؟ ابرهایی وسیع، نازک و پر مانند که تنها در ارتفاعات بسیار بالا پدید می‌آیند.
ابرهای پرسا
نخستین خلبانان تاریخ به تجربه دانسته بودند که ابرهای پرسا نه از بخار یا قطرات بسیار ریز آب که از کریستال‌های یخی تشکیل شده‌اند! کریستال‌هایی که از چگالش بخار آب (تبدیل مستقیم بخار به یخ) تحت فشار ناچیز و دمای بسیار پایین هوا در ارتفاعات بالاتر از ۶ کیلومتر از سطح دریا پدید می‌آیند.
کریستال‌هایی که اگرچه جامد و چگال‌تر از هوا هستند اما به نسبت وزن پایین خود سطح مقطع وسیعی داشته (مثل یک برگ کاغذ) و در نتیجه به آهستگی در هوا سقوط می‌کنند. سقوطی بسیار آهسته‌تر از صعود توده‌های ابر در اتمسفر. از این رو در مجموع در هوا معلق مانده و لایه‌ای نازک را تشکیل می‌دهند که همچون پر با وزش باد جابجا میشود.
لایه‌ای که نه تمام بلکه درصد قابل توجهی از نور خورشید را از خود عبور می‌دهد. در نتیجه ناظر زمینی خورشید را درست در جای خود می‌بیند، اما اندکی کم‌نورتر از آنچه در هوایی صاف به نظر می‌رسد. چرا که بخشی از نور خورشید ضمن عبور از ابرهای پرسا با کریستال‌های یخی برخورد می‌کند. کریستال‌هایی شفاف که عموما به نور اجازه عبور می‌دهند؛ مشروط بر آنکه نور عوارض عبور خود را بپردازد.
در واقع نور ضمن عبور موظف است قوانین فیزیک را رعایت کرده و به گونه‌ای شکسته شود که جنس و هندسه‌ی کریستال‌ها حکم می‌کند. جنس کریستال‌ها یخ است و هندسه‌ی آنها را نیز همین جنس تعریف می‌کند. مولکول‌های قطبی و Vشکل آب در اثر ضابطه‌ای موسوم به پیوند هیدروژنی تمایل دارند تا فراکتالی از شش ضلعی‌های منتظم را تشکیل دهند. تمایلی که در فاز جامد منجر به تشکیل کریستال‌هایی حیرت انگیز از شش‌ضلعی‌های منتظم میشود. نور با ورود به هر شش ضلعی یخی تا خروج از آن دو بار شکسته میشود. زاویه‌ی نهایی این شکست را با به کارگیری قانون اسنل می‌توان به راحتی به دست آورد. بسته به جهت قرارگیری یک شش ضلعی، نور در این شکست حداقل ۲۲ درجه و حداکثر ۵۰ درجه منحرف میشود.تابع توزیع زاویه شکست میان این دو مقدار اما نه خطی که سینوسی و به سود کفه‌ی ۲۲ درجه است.در واقع می‌توان گفت که بیشتر پرتوهای نور با زاویه‌ای بین ۲۲ تا ۲۳ درجه شکسته می‌شوند.
بد نیست بدانیم که کریستال‌های یخی مانند منشور عمل کرده و هر پرتو نور پس از شکستن اندکی تجزیه شده و طول موج‌های مختلف آن کمی از هم جدا می‌شوند. به گونه‌ای که طول موج‌های بلند (رنگ قرمز) کمتر شکسته شده و طول موج‌های کوتاه (رنگ آبی) اندکی بیشتر شکسته می‌شوند.
اما این شکست چگونه به تشکیل هاله‌ی ۲۲درجه منتج میشود؟
می‌دانیم که کریستال‌ها در هوا معلق و سرگردانند، از این رو نور با زوایای متفاوتی با هر یک از آنها برخورد کرده و در جهاتی تصادفی پراکنده میشود. جهاتی که همگی بین ۲۲ تا ۵۰ درجه از خورشید فاصله دارند. مکان هندسی انواری که اینچنین شکسته شوند هاله‌ای است در اطراف خورشید به شعاع ۲۲ درجه و ضخامت ۲۸ درجه که هر چه از خورشید دورتر شویم از درخشش آن بیشتر کاسته میشود.
نکته‌ی جالب اینکه اثر تجزیه و تفکیک نور را در هاله‌ای که به اندازه کافی درخشان باشد می‌توان دید. به این صورت که نوار داخلی هاله قرمز رنگ بوده و هر چه به سمت بیرون هاله حرکت می‌کنیم رنگ هاله به نارنجی و سپس آبی تغییر می‌کند.
این مستدل‌ترین و بهترین تبیینی است که تاکنون برای تشکیل هاله‌ی ۲۲ درجه ارائه شده است. و راز تشکیل خورشیدهای کاذب نیز در همین تبیین نهفته است. کافی است در نظر داشته باشیم که کریستال‌های یخی عموما شبیه یک برگ کاغذ، پهن و نازک هستند. هندسه‌ای شبیه یک صفحه که نیروهای آئرودینامیکی وادارش می‌کنند تا در وضعیتی قرار گیرد که بردار نرمال عمود بر آن هم‌راستا با جاذبه‌ی زمین باشد. به عبارت ساده‌تر کریستال‌های یخی عموما به شکل افقی در هوا معلق‌اند. و این باعث میشود که راستای انوار شکسته شده‌ی نور خورشید نیز توزیع یکنواختی نداشته و عموما افقی باشد. نتیجه آنکه دو نقطه از هاله‌ی ۲۲ درجه پرنور تر از سایر نقاطش ظاهر میشود. دو نقطه‌ای که خط واصل آنها به موازات افق است. همان دو نقطهی نورانی که به خورشید کاذب شهرت یافته‌اند.
با این توصیف می‌توان انتظار داشت که هر قدر اغتشاشات جوی کمتر و هوا آرام‌تر باشد، کریستال‌های بیشتری در وضعیت افقی قرار گرفته، احتمال تشکیل خورشید کاذب بیش از پیش افزایش می‌یابد. خوشبختانه این پیش‌بینی با مشاهدات و تجربیاتی که تاکنون از این رویداد داشته‌ایم کاملا همخوانی دارد.
اما این را هم نباید از نظر دور داشت که کریستال‌های یخ تمام نور دریافتی را از خود عبور نداده بلکه درصد ناچیزی از آن را بازتاب می‌دهند. بازتابی که منجر به تشکیل خط افقی و گاه عمودی سفیدی بر خورشید میشود. که به دایره یا صلیب پارهلیک معروف است.
همچنین لازم است بدانیم که بخشی از پرتوهای نور از قاعده‌ی کریستال‌ها وارد شده و پس از شکستی ۹۰ درجه از سطوح جانبی آن خارج می‌شوند تا رنگین‌کمان سر سو یا هاله‌ی ۴۶ درجه را تشکیل دهند. circumzenithal arc پس نه فقط خورشید کاذب و هاله‌ی ۲۲ درجه بلکه تمامی این پدیده‌های حیرت‌انگیز زاده‌ی شعبده بازی یخ و نور اند. پدیده‌هایی شگفت‌انگیز که درک امروزی ما از آنها محصول قرن‌ها مشاهده، تحلیل، آزمایش و رصد است؛ نه قصه‌بافی‌های یک شبه‌ی عده‌ای سودجو.
