سراب
از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد.
پديده سراب با شنيدن نام سراب معمولا اولين تصاويري كه به ذهن خطور مي كند ، همان صحنه هاي خيال انگيز ويژه ازآب و تاب كارتوني هستندكه همگي كمابيش با آنها آشنا هستيم . مناطق سرسبز و زمين هاي پوشيده از نخل گرمسيري همراه آبگير يا بركه اي زيبا با آب زلال كه البته تمامي به محض رسيدن قهرمان داستان يكباره نيست و ناپديد مي شوند . اما آنچه بخواهيد در واقعيت و به دور از اين خيال پردازي هاي سينياتوري و استادانه سراب را بررسي كنيم بايد پذيرفت كه اين پديده كاملا علمي تقريبا هيچ تناسبي با شكل نمايشي و كارتوني خود ندارد. به طور كلي در بيشتر انواع اين پديده شيئي چنان بازتاب مي يابد كه گويي بركه اي از آب در آن مكان و زير اين شيئ وجود دارد . در واقع اگر در جستجوي يك سراب واقعي و طبيعي هستند ، بايد سري به مناطق گرمسيري بزنيد و معمول ترين آنها را در بزرگراه ها ودر سطح جاده هاي آسفالته مشاهده كنيد. سراب از ديدگاه علمي چگونه توجيه مي شود ؟
اصل و ريشه ي اين پديده را بايد در شيوه ي حركت نور در محيط هاي مختلف و به تبع آن پديده ي شكست و انكسار نور بررسي كرد . همان طور كه مي دانيد پرتوهاي نور در عبور از محيط هايي با غلظت هاي متفاوت تغيير جهت داده و به عبارتي مي شكنند ، مثل عبورنور از هوا به آب و يا از هواي گرمتر به هواي سردتر و علت هم به تغيير سرعت نور در محيط هاي متفاوت بر مي گردد . سراب دقيقاً زماني رخ مي دهد كه شاهد يك جابجايي و تغيير بسيار سريع در چگالي هوا و اتمسفر جو هستيم : يعني زماني كه يك لايه هوا به مقدار نسبتا زيادي گرمتر از سطح مجاورش باشد . اين اتفاق معمولا در روزهاي گرم تابستان روي مي دهد ، به شكلي كه سطح يك جاده آسفالته كه زير تابش مستقيم خورشيد به شدت داغ شده است .لايه هوايي را كه دربالاي آن قرار دارد ، كاملا گرم مي كند و در نتيجه سبب ايجاد تفاوتي فاحش ميان چگالي هواي اين لايه و لايه هاي بالايي آن مي شود . بدين ترتيب با عبور نور از اين سطوح متفاوت جهت آن به سمت بالا تغيير مي يابد و سراب ايجاد مي شود.
براي بارزتر شدن قضيه به اين نكته توجه كنيد كه به طور معمول پرتوهاي بازتابي از يك شيئ مثلا يك خودرو در جهت هاي متعددي درفضا حركت مي كنند و يك جسم تنها در زماني قابل رويت خواهد بود كه گوشه اي از اين پرتوها با مردمك چشم برخورد كنند دريك روز كاملا ابري ، شما تنها همان نوري را مي بينيد كه به طور مستقيم از جسم به سوي چشمانشان بازتاب مي يابد ، اما در روزهاي آفتابي شرايط كمي متفاوت است در اينجا آن پرتوهايي كه به طور مستقيم از شيئي به سوي چشم ها حركت مي كنند همان وضعيت قبلي تكرار مي كنند . اما علاوه بر اين پرتوهايي نيز وجود دارند كه به سمت زمين حركت مي كنند اين پرتوها در عبور از لايه سردتر و چگالي تر بالايي به لايه گرمتر و سبك تر پائيني شكسته و به طرف چشمانش باز مي تابنددر نتيجه اين فرآيند ، شما شاهد 2 تصوير يكسان از شيئ خواهيد بود ، يكي روي جاده و ديگري در سطح آن مغز انسان تنها قادر به درك حركت نور در مسير مستقيم است ، بنابراين چنين به نظر مي آيد كه در سطح جاده چاله اي پر از آب وجود دارد كه تصوير دوم حاصل از انعكاس تصوير اول در داخل اين آب است . از اين نوع سراب به عنوان سراب
پائيني و يا فرعي ياد مي شود چرا كه شكل گيري آن در زير خط افق است. سرابهاي بالاتر و اصلي انواعي هستند كه در بالاي خط افق ظاهر مي شوند . اين نوع سراب در چشم اندازهاي پوشيده از يخ و يا آبهاي بسيار سرد روي مي دهد. جايي كه يك لايه بسيار سردتر از هوا زير لايه نسبتاً گرمتر قرار گرفته است و همين باعث مي شود سراب خيلي بالاتر از سطح معمول آن ظاهر شود. مشاهده ي قايق هايي كه در هوا شناورند بر اثر همين شكل سراب است . در اين نوع معمولاً شيئ بازتابي از اندازه هاي اوليه ي خود خارج شده و تصويري غير واقعي و بسيار بزرگتر را به نمايش مي گذارد سراب كيهاني با وجود پيشرفتهاي زيادي در زمينه كيهان شناسي ، معمايي كه هنوز هم حل نشده ، مقدار چگالي ماده موجود در جهان است. چون قسمت نامشخصي از ماده بصورت نامرئي است، امكان دستيابي به مقدار آن براي اخترشناسان تقريبا غير ممكن است. ولي اخيرا آنها پديده تازهاي كشف كردهاند كه نويد روشن كردن بسياري پرسشها را پيرامون مقدار تام ماده مرئي و نامرئي در كائنات و پراكندگي آن را در فضا به ما ميدهد. اين كشف عبارتست از پديده سرابهاي جاذبهاي. سرابهاي گرانشي "سرابهاي جاذبهاي" زماني حاصل ميشوند كه دو ستاره يا بيشتر كه در فاصلههاي متفاوتي از زمين واقع شدهاند، بصورت كامل با كره زمين روي يك خط قرار گيرند و بنظر برسد كه در آسمان باهم برخورد كردهاند. روشنايي دورترين ستاره براي رسيدن به ما بايد از ميدان گرانشي نزديكترين ستاره بگذرد و در اين عبور منحرف ميشود. اين انحراف روشنايي يك تغيير شكل و حتي نوعي تكثير تصوير از ستاره پديد ميآورد. پيش بيني سراب جاذبهاي آلبرت انيشتين در سال 1936 با استفاده از نسبيت عمومي نشان داد كه اگر از ديد ناظر رصد كننده ، دو ستاره با كره زمين روي يك خط قرار گيرند، دورترين ستاره علاوه بر تصوير عادي خود كه يك نقطه است، تصوير ديگري به شكل يك حلقه نوراني در اطراف آن نقطه روشن ، پيدا خواهد كرد. اين حلقه نوراني ، نوعي سراب كيهاني و نوعي توهم بصري است زيرا در عالم حقيقت وجود ندارد. آلبرت انيشتين همخط شدن دو ستاره با زمين را امري بسيار غير محتمل ميدانست و اين پديده را فقط بصورت تئوري ارايه داده بود. عدسي گرانشي در پديده سراب كيهاني ، ستاره نزديكتر كه قوه جاذبه آن ، روشنايي ستاره دورتر را منحرف ميكند، "عدسي جاذبهاي" ناميده ميشود. اين ستاره مانند عدسي عينك ، روشنايي ستاره را منحرف ميكند تا سراب جاذبهاي را پديد آورد. يك سال بعد از ارايه نظريه آلبرت انيشتين ، "فريتز زوايكي" همان كسي كه موضوع ماده نامرئي را مطرح كرد با قبول تئوري آلبرت انيشتين ، به جاي ستارهها ، كهكشانها و انبوههاي كهكشاني را به عنوان عدسي گرانشي پيشنهاد كرد. كشف سراب كيهاني 42سال بعد از ارائه اين نظريات ، در سال 1979 يك جفت كويزار اجسام ستاره مانند بسيار دور كشف شد كه خيلي به هم نزديك و شبيه بودند. فيزيكدانان بر اين اعتقاد شدند كه اين شباهت حيرت انگيز حاصل تصادف نيست، يكي از اين كويزارها ميتواند سراب گرانشي كويزار ديگر باشد، ولي در اين مورد بايد عدسي گرانشي آنرا هم كشف ميكردند. پس از رصدهاي دقيق ، كهكشاني كشف شد كه روي يكي از كويزارها قرار گرفته بود. بدين ترتيب نخستين سراب كيهاني كشف شد. در واقع آنچه ديده ميشد يك كويزار بيش نبود، و كهكشاني كه بين اين كويزار و زمين بصورت هم خط واقع شده بود، به عنوان عدسي گرانشي عمل كرده و دومين كويزار را بصورت سراب پديد آورده بود. پس از آن سرابهاي ديگري نيز كشف شد. حتي حلقههاي نوراني كه آلبرت انيشتين پيش بيني كرده بود در جهت انبوههاي كهكشاني ديده شدند. رابطه بين سراب كيهاني و ماده نامرئي يك سراب كيهاني ، حاصل و نتيجه تداخل عمل پيچيده ميان روشنايي يك جسم نوراني سماوي «ستاره ، كويزار ، كهكشان يا انبوه كهكشانها) و ميدان گرانشي يك عدسي گرانشي است. ميدان جاذبه به توده تمام ماده (مرئي يا نامرئي) و تقسيم پراكندگي فضايي آن در عدسي بستگي دارد. از طرف ديگر ، مسير روشنايي نيز تحت تاثير ميدان جاذبه گرانشي تمام مواد بين كهكشاني (مرئي يا نامرئي) است كه ميتواند ميان جسم نوراني و عدسي و ميان عدسي و زمين وجود داشته باشد. بنابراين سرابهاي كيهاني قادرند مارا نه تنها در مورد توده نامرئي در عدسيها ، بلكه درباره فضاي ميان كهكشاني نيز آگاه سازند. ولي يافتن سرابهاي كيهاني كار آساني نيست و مقدار سرابهايي كه تا كنون يافته شدهاند، انگشت شمار ميباشند. اين كميابي دليل آنست كه فضاي ميان كهكشاني نميتواند پر از سياهچالههاي يك تكه تودهدار (حدود يك ميليارد برابر توده خورشيد) باشد، زيرا اين سياهچالهها عدسيهاي گرانشي بسيار خوبي هستند. فيزيكدانها اميدوارند با كشف سرابهاي كيهاني ، بيشتر اسرار توده نامرئي كائنات را آشكار كنند كيوان عليزاده