به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، جایزه مصطفی(ص) به‌عنوان یکی از معتبرترین جوایز علمی جهان اسلام هر دو سال یک‌بار به برترین دانشمندان و پژوهشگران جهان اسلام یا دانشمندان مقیم کشورهای اسلامی اعطا می‌شود. این جایزه که به‌عنوان «نشان نوبل جهان اسلام» نیز شناخته می‌شود، با هدف تقدیر از دستاوردهای برجسته علمی و فناوری در حوزه‌های مختلف برگزار می‌گردد و نقش مهمی در معرفی نخبگان مسلمان به جامعه جهانی دارد.

برگزیده سال ۲۰۱۹ و نقش‌آفرینی جهانی

در سال ۲۰۱۹، عمران اینان – دانشمند برجسته اهل ترکیه و استاد پیشین دانشگاه استنفورد – به‌عنوان یکی از برگزیدگان بخش مقیم کشورهای اسلامی این جایزه معرفی شد. او و همکارانش در دانشگاه استنفورد در خط مقدم پژوهش‌های جهانی پیرامون «رویدادهای نورانی گذرا» یا همان پدیده‌های اسرارآمیز بالای ابرها، از جمله «اشباح سرخ» (Sprites) و «الف‌ها» (Elves)، قرار داشته‌اند. اینان با تخصص در تابش امواج الکترومغناطیسی با فرکانس کم (VLF) و علوم زمین، از پیشگامان کشف و مطالعه این پدیده‌ کمیاب جوی است.

نبرد آذرخش‌ها در بالای ابرها

آسمان در میانه‌ی طوفان‌های الکتریکی برای لحظاتی با درخششی خیره‌کننده روشن و بلافاصله تاریک می‌شود؛ تصویری آشنا از آذرخش که همه ما به آن عادت داریم. اما این نمایش عظیم طبیعت تنها به برق‌گرفتگی تروپوسفر ختم نمی‌شود. فراتر از ابرها و در لایه‌های بالایی جو، پدیده‌های شگفت‌انگیزی رخ می‌دهند که تنها کسری از میلی‌ثانیه دوام دارند و به چشم غیرمسلح تقریباً نامرئی‌اند. دانشمندان این رخدادها را «رویدادهای نورانی گذرا» می‌نامند.

علاوه بر نمایش‌های چشم‌نوازی که با نام‌هایی چون «اشباح سرخ»، «اِلف‌ها» و «جت‌های آبی» شناخته می‌شوند – و حتی از ایستگاه‌ها و شاتل‌های فضایی نیز دیده شده‌اند هنگام صاعقه پدیده‌هایی در جو رخ می‌دهد که در صورت اپتیکی قابل رویت نیستند اما اثرات قابل‌توجهی بر اتمسفر بر جای می‌گذارند. عمران اینان و تیم او در دانشگاه استنفورد طی سال‌ها پژوهش، با ابزارهای پیشرفته و تحلیل داده‌های ماهواره‌ای و زمینی، این دنیای پنهان آذرخش‌ها را به تراز اول دانش معاصر معرفی کرده‌اند.

راز اشباح سرخ و کرم‌های نوری

اشباح سرخ، خوشه‌هایی از نور قرمزند که در ارتفاع ۵۰ تا ۹۰ کیلومتری بالای ابرها و هم‌زمان با وقوع صاعقه شکل می‌گیرند؛ گویی ابر، صاعقه‌ای قرمزرنگ را به سمت آسمان پرتاب می‌کند. با این حال، این نمایش نوری همیشه بالای هر ابری که صاعقه می‌زند رخ نمی‌دهد و وقوع آن کاملاً به شرایط جوی وابسته است. بررسی ویدئوهای ثبت‌شده نشان می‌دهد این خوشه‌ها از بالا تا پایین به رنگ قرمز بوده و بخش پایینی‌شان اندکی متمایل به آبی است؛ پدیده‌ای که تنها چند میلی‌ثانیه دوام داشته و سپس ناپدید می‌شود.

به‌گفته عمران اینان، ابرهای صاعقه‌زا در تحلیل علمی مانند یک دو‌قطبی الکتریکی عمل می‌کنند که قسمت بالای آن بار مثبت و قسمت پایین بار منفی دارد. میدان الکتریکی این دو‌قطبی نمی‌تواند به ارتفاعات بالای جو نفوذ کند، چراکه الکترون‌های موجود در لایه‌های بالایی جو مانند یک سپر محافظ عمل می‌کنند. اما هنگامی که صاعقه بار مثبت ابر را به زمین تخلیه می‌کند، ابر به یک تک‌قطب الکتریکی منفی تبدیل می‌شود و میدان الکتریکی حاصل از آن بسیار قوی‌تر خواهد شد. این میدان با شتاب دادن به الکترون‌های موجود در ارتفاعات بالا، باعث برخورد آنها با مولکول‌های گازی می‌شود و نور قرمز حاصل عمدتاً از برانگیختگی مولکول‌های نیتروژن در مزوسفر به‌وجود می‌آید.

کرم‌های نوری یا «اِلف‌ها»؛ چشمک آسمان به زمین

پدیده دیگری که گاه پیش از اشباح سرخ دیده می‌شود، کرم نوری یا «اِلف» (ELF) نام دارد. این تابش نوری در ارتفاع ۷۵ تا ۱۰۵ کیلومتری از سطح زمین و خیلی بالاتر از ابرها رخ می‌دهد، به‌صورت افقی گسترش یافته و طولی بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ کیلومتر دارد، اما کمتر از یک میلی‌ثانیه طول می‌کشد. به‌گفته اینان، محتمل‌ترین منبع ایجاد الف‌ها، پالس‌های الکترومغناطیسی با فرکانس پایین هستند که پس از رعدوبرق‌های بسیار قوی پدید می‌آیند. این پالس‌ها رو به بالا حرکت کرده، به الکترون‌های موجود در بخش پایینی یونوسفر انرژی می‌دهند و موجب برانگیختگی گازهای آن لایه و انتشار نور می‌شوند.

شدت بالای نور الف‌ها نشان‌دهنده افزایش چشمگیر دمای لایه پایین یونوسفر است؛ منطقه‌ای که برای بازتاب و هدایت امواج رادیویی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تغییر در این لایه، به‌صورت مستقیم بر انتشار و کیفیت ارتباطات رادیویی اثر می‌گذارد. از این رو، مطالعه این پدیده‌ها نه‌تنها برای شناخت رفتار جو، بلکه برای مدیریت فناوری‌های ارتباطی نیز اهمیت دارد.

پیامدهای جوی و فضایی رعدوبرق

پالس‌های الکترومغناطیسی ناشی از رعدوبرق، همچون کمان‌هایی که به آسمان نشانه رفته باشند، می‌توانند با لایه یونوسفر برهم‌کنش کنند و موجب یونیزه شدن و گرم‌شدن بخش پایینی آن – در ارتفاع تقریبی ۱۰۰ کیلومتری از سطح زمین – شوند. این فرایند، در زمانی بسیار کوتاه، ویژگی‌های فیزیکی یونوسفر از جمله ضریب شکست آن را تغییر می‌دهد. به‌گفته عمران اینان، بازگشت شرایط یونوسفر به حالت اولیه مدت‌زمان بیشتری طول می‌کشد و این تغییرات حتی بر عملکرد سامانه‌های مبتنی بر امواج الکترومغناطیسی مانند رادیو، تلویزیون و سامانه موقعیت‌یابی جهانی (GPS) اثر منفی می‌گذارد.

گرمایش یونوسفر رسانندگی الکتریکی آن را افزایش داده و موجب شکل‌گیری جریان‌های الکتریکی می‌شود که می‌توانند امواجی با فرکانس بسیار پایین تولید کنند. اینان توضیح می‌دهد که یونیزه‌شدن این لایه در جریان صاعقه، حتی می‌تواند منجر به تولید پرتوهای ایکس شود. محیط یونیزه‌شده مانند یک پلاسما عمل می‌کند و بررسی رفتار امواج الکترومغناطیسی با فرکانس پایین (VLF) در این بستر و تعامل آنها با ذرات باردار، بخش مهمی از تحقیقات اینان را تشکیل می‌دهد.

کمربند تابشی ون آلن؛ سپر زمین، سد ماهواره‌ها

یکی دیگر از محورهای مطالعاتی گروه به سرپرستی عمران اینان در دانشگاه استنفورد، درک تعامل امواج الکترومغناطیسی با ذرات باردار در محیط پلاسما و کمربندهای تابشی زمین است. این گروه با بیش از سه دهه رصد و اندازه‌گیری دقیق در ایستگاه بالمر واقع در شبه‌جزیره قطب جنوب، امکان مطالعه برهم‌کنش‌های موج و ذره در فضای نزدیک به زمین را فراهم کرد. برهم‌کنش امواج VLF با الکترون‌ها، موجب شتاب گرفتن و جابه‌جایی آنها می‌شود و این پدیده، در آینده می‌تواند در پروژه‌های کنترل مصنوعی کمربند تابشی برای کاهش الکترون‌های مضر مورد استفاده قرار گیرد.

کمربند تابشی ون آلن که حاصل به دام افتادن ذرات باردار خورشیدی در میدان مغناطیسی زمین است، سپری حیاتی برای حیات به شمار می‌رود؛ اما همین سپر، چالشی جدی برای ماهواره‌ها و سامانه‌های مخابراتی است. هر وسیله‌ای که در این ناحیه قرار گیرد، به‌سرعت تحت اثر تابش ذرات پرانرژی فرسوده شده و عملکردش مختل می‌شود. تغییرات شدت و فرکانس امواج الکترومغناطیسی در این محیط نیز، عملاً ارتباطات و ناوبری ماهواره‌ای را با مشکلات جدی مواجه می‌کند.

الف‌ها

محدودیت جدید در دانشگاه آزاد؛ دانشجویان معدل «الف» قربانی سیاست‌های مالی؟

محدودیت جدید در دانشگاه آزاد؛ دانشجویان معدل «الف» قربانی سیاست‌های مالی؟

از اشباح سرخ تا جایزه مصطفی(ص)؛ روایت کشفیات یک دانشمند مسلمان در قلب علم جهان

از اشباح سرخ تا جایزه مصطفی(ص)؛ روایت کشفیات یک دانشمند مسلمان در قلب علم جهان