הקרן הירוקה - הפוליגרף של האהבה
חזי יצחק
ד"ר לפיזיקה במכון לחקר המדבר ומורה לפיזיקה בתיכון לחינוך סביבתי במדרשת בן גוריון.
התמונה באדיבותו של אנדרו יאנג והיא מופיעה על כריכת הספר "הקרן הירוקה" שיצא לאור בעברית על ידי הוצאת עופרים ב-2001.
תמונה זו צולמה על ידי אנדרו יאנג, בסאן דייגו קליפורניה ב-7 לינואר 1996 מנקודה שגובהה 100 מעל פני הים. שכבת אוויר קר נמצאת מתחת לצופה וגורמת לעיוות בצורת השמש השוקעת. ז'ול ורן תאר בספרו הבזק ירוק מהסוג הזה:
"דוממת ונפעמת התבוננה החבורה בכדור האש, כשהוא מתקרב בשקיעתו אל קו האופק. לרגע נראה היה כמי שתלוי על בלימה. ואז, בשל השתברות הקרניים, שינתה המעטפת את פניה ונראתה כמו אגרטל אטרוסקי בעל שתי בליטות, הניצב בתוך המים. לא היה עוד מקום לספק להתגלות התופעה. דבר לא היה יכול להפריע לשקיעה המפוארת."
ב-28 למרץ 2005 ימלאו 100 שנים למותו של הסופר הצרפתי הנודע ז'ול ורן, שסדרת ספריו "מסעות מופלאים" הפכה לקלאסיקה של המדע הבדיוני ותורגמה ל-148 שפות. תרגומים חדשים לספריו מופיעים גם כיום. לאחרונה ראתה אור מהדורה חדשה של "הקרן הירוקה" באנגלית ותרגום חדש למחזה "מסע דרך הבלתי אפשרי".
"האם ראית אי פעם את השמש שוקעת לאיטה אל הים? האם צפית בה, עד אשר נגעה שפתה העליונה במים ונעלמה? קרוב לודאי שהתנסית בחוויה רגילה זו. אך האם שמת לבך פעם לתופעה המתרחשת ,ברגע בו שולחת השמש את הקרן האחרונה-ביום בו השמיים הם ללא ענן, צלולים ותכולים-ומספר שניות אחר כך? קרוב לודאי שלא. נסה לא להחמיץ את ההזדמנות כאשר תחזה בפעם הבאה בשקיעת השמש. תופתע לראות, במקום את הצבע האדום הרגיל, קרן אור, שצבעה ירוק ועמוק במיוחד, כזה ששום צייר לא יוכל לחקותו, ואף בטבע אין לראותו בשום מקום אחר."
תאור זה לקוח מתוך ספרו של ז'ול ורן "הקרן הירוקה" שהתפרסם בשנת 1882 (Le Rayon (Vert. ז'ול ורן מתאר אגדה סקוטית עתיקה הטוענת שמי שיזכה לחזות בקרן הירוקה לא יוכל לשקר יותר בעניינים הקשורים לרגש
"זו הייתה אחת מאותן אינספור אגדות סתומות שהתהלכו באזור ההר, על פיהן יש לקרן זו סגולה מיוחדת: כל מי שראה אותה לעולם לא יטעה ולא ילך שולל בעניינים שברגש. עם הופעת הקרן נעלמים מיד כל הצביעות והשקר. כל מי שהתמזל מזלו לראות את הקרן, מסוגל להתבונן פנימה אל תוך ליבו ואף לקרוא את מחשבות הזולת."
מקורה של אגדה סקוטית זו עד היום לא ברור וכנראה שז'ול ורן הגה אותה בדמיונו.
ורן שולח את גיבורת ספרו, עלמה סקוטית צעירה יפה ורגישה למסע חיפוש אחר הקרן הירוקה המתרחש על רקע הנופים הקסומים של מערב סקוטלנד, מסע שבמהלכו היא פוגשת את אהוב ליבה. עד להופעת ספרו של ז'ול ורן אין כמעט עדויות בספרות לקרן הירוקה אך מאז פרסום הספר ועד היום נכתבו עשרות מאמרים מדעיים בניסיון להבין את התופעה האטמוספירית הנדירה הזו וכן היא צולמה על ידי צלמים מקצועיים וחובבים במקומות שונים ברחבי העולם. ברשימה הקצרה אפרט את התנאים והסיבות לתופעה שנקראת גם ההבזק הירוק (green flash) שעדיין אין הסבר מדעי מושלם שלה, וכן מספר עצות כיצד לצפות בה.
דרך אגב ז'ול ורן מזכיר את תופעת הקרן הירוקה לפחות עוד פעמיים בספריו. בפעם הראשונה בספר "תעלומה במכרה" שיצא לאור בשנת 1877 כ-5 שנים לפני פרסום "הקרן הירוקה" ועלילתו שוב מתרחשת בסקוטלנד אפופת המסתורין. בספר זה גיבורת הסיפור צופה בקרן הירוקה בשעת הזריחה וזה מוכיח שורן היה מודע לכך שניתן לצפות בקרן הירוקה גם בזריחה עובדה שפסלה את הרעיון שהקרן הירוקה נגרמת כתוצאה מתעתוע ראיה של עין שנחשפה לאור אדום חזק. בפעם השנייה ורן מזכיר את הקרן הירוקה בקצרה בספר "מגדלור בקצה עולם שהתפרסם בשנת 1905 , השנה בה הלך ורן לעולמו. וכך הוא כותב בספר זה (1):
"ירד הערב, אבל כל שנוי לא חל במזג האוויר. השמש שקעה בשמים טהורים. ברגע שדסקוס השמש נעלם באופק, החליקה בין השמיים והמים קרן ירקרקת."
ההסבר המקובל לתופעה (2) מבוסס על שילוב של שבירה, פיזור ובליעה של קרני השמש באטמוספירה. בעקר בשל פיזור Rayliegh המתרחש כאשר גודל החלקיקים המפזרים קטן מ-0.1 מיקרון. עוצמת הפיזור במקרה זה נמצאת ביחס הפוך לחזקה הרביעית של אורך הגל, ולכן פיזור האור הכחול הוא חזק פי 5 מזה של האור האדום (זוהי דרך אגב הסיבה לכך שהשמיים כחולים במשך היום). מולקולות מים , חמצן ואוזון הנמצאות באטמוספירת כדור הארץ בולעות את הצבע הכתום והצהוב, ולפיכך השפה העליונה של השמש בשקיעה ובזריחה אמורה להיות ירוקה. בתנאים נדירים מאד של אוויר צלול ניתן אף לצפות בהבזק כחול ( הפיזיקאי המפורסם לורד קלווין צפה בהבזק כחול בשנת 1899 בקרבת המון בלן בצרפת).
איור זה מדגים את נפיצת האור באטמוספירה (הנפיצה נובעת מכך שמקדם השבירה של קרן האור תלוי בצבעה ולכן אור לבן מופרד לצבעים בעוברו בתווך שקוף כמו אוויר, מים או זכוכית) של כדור הארץ בזוויות ראיה שונות ובתנאים של אטמוספירה סטנדרטית. ככל שהשמש נמוכה יותר בשמיים כך ההפרדה בין השמשות בצבעים השונים גדולה יותר. תמיד השמש הכחולה תופיע למעלה והאדומה למטה. בתנאים נדירים ניתן אף לצפות בהבזק כחול.
כלומר האור הכחול מפוזר, האור האדום והכתום נבלעים באטמוספירה ולכן אנו מצפים לראות את הקצה העליון של השמש בצבע ירוק משום שעוצמתו תהיה החזקה ביותר. אולם, חישובים מדויקים הראו שבתנאים של אטמוספירה סטנדרטית כלומר אטמוספירה שבה הטמפרטורה יורדת ב- 6.50c לכל ק"מ , ההבזק שנוצר קטן פי 10 מסף הרגישות של העין, 20 שניות של קשת לעומת 0.530. נשאלת השאלה, מדוע בכל זאת ניתן לראות את ההבזק הירוק? מסתבר שעלינו להביא בחשבון שני גורמים נוספים (3). הגורם הראשון הוא אטמוספירה לא סטנדרטית היוצרת מיראז'ים ובייחוד תנאים של "היפוך תרמי" בו שכבת אוויר חם נמצאת מעל שכבת אוויר קר. המיראז'ים גורמים להרחבה של הטבעת הירוקה באופן שניתן לראותה גם בעין בלתי מזוינת. בשל תלות זו בתנאי האטמוספירה, קיימים מגוון של מופעים בהם נראה ההבזק הירוק כאשר החוקרים מבחינים בשני מופעים עיקריים המתוארים באיור הבא:
איור זה מתאר את המופע השכיח יותר של ההבזק הירוק כאשר הצופה נמצא בגובה האופק. דמות הפוכה של השמש מופיעה מתחת לשמש כתוצאה מהמצאות שכבת אוויר חם מעל פני הים. (תופעה דומה מתרחשת ביום חם מעל הכביש וגורמת לנו לראות מעין שלוליות על פני הכביש-מיראז' זה נקרא גם 'המיראז של המדבר'). בזמן השקיעה השמש לובשת צורה אופיינית של האות היוונית אומגה (התמונה משמאל צולמה על ידי בחוף הים בראשון לציון). ההבזק הירוק מתקבל ממיזוג השפה העליונה של גלגל השמש עם דמותה ההפוכה והוא נקרא inferior mirage flashהתקופה הטובה לראותו באזורנו היא החורף. בקווי רוחב גבוהים משך ההבזק גדל ולכן גדל הסיכוי לראותו.
המופע השני של ההבזק הירוק נוצר כתוצאה מנוכחות של שכבת אוויר קר מתחת לשכבת אוויר חם (היפוך תרמי) באטמוספירה הנמוכה. תופעה האופיינית לאזורים קרים. ההבזק הירוק מופיע מעל האופק והדמות המתקבלת תלויה בגובה היחסי של הצופה ובפרופיל הטמפרטורה של האוויר. הבזק ירוק זה נקרא mock mirage flash והתקופה הטובה לראותו באזורנו היא בסתיו. זהו סוג ההבזק שז'ול ורן מתאר בספרו ועל פי תיאורו יש להניח שהוא אכן חזה בתופעה במו עיניו. כדאי לציין שורן היה ספן חובב ויתכן שבהפלגותיו ראה את ההבזק הירוק.
הגורם השני קשור למנגנונים הפיסיולוגיים של הראייה. בנוסף להסברים הפיזיקליים, התברר שגם אפקטים הקשורים למנגנון הראייה משפיעים על התצפיות בהבזק הירוק (4). עין שנחשפה לאור אדום חזק, מזהה אורך גל של עד 6700 אנגסטרם (1 אנגסטרם שוה ל- מטר) כאור ירוק. עובדה זו יכולה להסביר את ההבדל בין משך הזמן הממוצע של ההבזק הירוק בתצפיות שהוא 1.84-2.05 שניות לבין הזמן המחושב התיאורטי שהוא כשנייה. עדות נוספת שמחזקת השערה זו היא שמשך הזמן הממוצע של הבזק ירוק בזריחה הוא 0.77 שניות.
מספר עצות לצפייה בהבזק הירוק:
1. הצופה חייב להיות מעל האופק וקו הראייה אליו חייב להיות בלתי מופרע. כמובן שקו האופק של הים ממלא דרישה זו.
האוויר צריך להיות נקי מעשן, אובך ואבק.
3. כדאי להשתמש במשקפת ובכל מקרה אין להביט בשמש כאשר זו בהירה מידי!!!. (הפיזיקאי הבלגי הנודע Plateau שחקר את הפיזיקה של קרומי סבון אבד את מאור עיניו ב-1843, כאשר במהלך ניסוי באופטיקה פיסיולוגית הביט ישירות אל השמש במשך כ-25 שניות).
4. מומלץ לראות את הסימולציות שנעשו על ידי A.T. Young ומופיעים באתר האינטרנט: http://mintaka.sdsu.edu/GF/ וזאת כדי לדעת בדיוק במה למקד את התצפית. אתר זה מכיל מידע עצום על ההיבט המדעי וההיסטורי של התופעה.
5. בשל התנאים האטמוספריים השונים והמגוונים והתלות בקו הרוחב ובמיקום הצופה הרי אין הבזק ירוק אחד דומה למשנהו וגם חובבים יכולים לגלות תופעות חדשות שעדיין לא נצפו. כדאי להזכיר למשכימי הקום שבינינו שניתן לצפות בהבזק הירוק גם בזריחה.
6. 6. כדי לצלם את ההבזק הירוק יש להשתמש בעדשות בעלות רוחק מוקד של 300 מ"מ ומעלה וכן בחצובה, אך עדיין זו משימה קשה, משום שיש לדייק במשך החשיפה. ובדרך כלל הצבע הירוק יעלם בחשיפת יתר כפי שקרה לי.
לאחר הרבה ניסיונות עקרים שבהם לא ידעתי מה עלי לראות ותצפיות ממקומות בהם קו האופק נמצא מעל נקודת התצפית, הצלחתי לראות את הקרן הירוקה בפעם הראשונה בעזרת משקפת ממרפסת הקומה השישית של בית הורי בבת-ים (mock mirage flash) . אחר ראיתי אותה עוד פעמיים בבת-ים ובחוף הים של ראשון לציון (inferior mirage flash). הבעיה העיקרית היא שההבזק הירוק מופיע לשבריר שנייה ולכן יש לעקוב בסבלנות ובהתמדה אחר השמש השוקעת וכמובן צריך לייחל לתנאים האטמוספריים המתאימים שמסתבר שהם לא כל כך נדירים. הסבלנות בכל מקרה משתלמת ומדהים שהשקיעה שהיא אחת מתופעות הטבע הנצפות ביותר על ידי אנשים ברחבי העולם, עדיין יכולה להפתיע ולחדש לעין הסקרנית. בקיצור מי שלא מביט מפסיד.

ולסיום, האם גיבוריו של ז'ול ורן זכו לראות את הקרן הירוקה, מסתבר שהם זכו לראות קרניים חשובות יותר:
"ברגע בו שיגרה השמש את קרנה האחרונה אל החלל, נפגשו עיניהם ובאותו מבט נשכח כל היתר! הלנה קלטה את הקרן השחורה שהאירה מתוך עיני העלם הצעיר ואוליבר לכד את הקרן הכחולה שזרחה מתוך עיניה. השמש שקעה והם לא ראו את הקרן הירוקה."
תמונות נהדרות נוספות של ההבזק הירוק וכן סרטון וידאו קצר ושקיעות שלא מהעולם הזה ניתן למצוא באתר http://www.polarimage.fi של הצלם הפיני Pekka Parviainen
כל מה שרציתם לדעת על ז'ול ורן ולא העזתם לשאול ניתן למצוא באתר של ד"ר צבי הראל http://jv.gilead.org.il/ .
הערות:
(1) מגדלור בקצה עולם- ז'ול ורן. הוצאת יסוד, תל אביב, עמוד 69.
(2) D.J.K. O`Connell, Scientific American, 202, 112, 1960
(3) A.T. Young, Journal of Optical Society of
(4) T.N. Cornsweet et al., Science 128, 898-899, 1958.