العلم في صور(رؤية الأرض من السماء) ....مقال روعة بس

14-09-2010, 01:00 PM

العلم في صور
رؤية الأرض من السماء

إن الأنظمة الرادارية التي حملها مكوك
الفضاء إنْدِيڤرْ تزودنا برؤية جديدة للبيئة.
<L .D. إيڤانز> ـ <R .E. ستوفان> ـ<D.Th. جونز> ـ <M .L. گُودْوِين>

بُعيد إطلاق مكوك الفضاء إنديڤر Endeavour الذي جرى يوم الجمعة في 30/9/1994، قُيِّض لملاحيه التمتع بمنظر مثير. فقد رأوا بركان كْلِيُوتْشِيڤسْكُويْ في كَامْتْشَاتْكَا بروسيا، وهو ينفث حمما من الرماد لمسافة 65000 قدم في الهواء. ويبدو أن هذا البركان اختار لثورته هذا اليوم بالتحديد بعد هدوء دام 49 عاما. وكان إنديڤر يحمل على متنه نظاما راداريا معقدا مصمما لدراسة جيولوجية الأرض وبيئتها. ولم يسبق إطلاق تجهيزات كهذه إلى الفضاء سوى مرة واحدة، وذلك في الشهر 4/1994. وسرعان ما قرر فريق مخططي الرادار تعديل مسارات الدورات القليلة اللاحقة للمكوك ليتسنى لهم التقاط صور لهذه الذروة النارية.

لم يكن هذا هو الحدث الطبيعي الوحيد الذي تزامن مع طيران إنديڤر الذي استمر 12 يوما، ففي 4/10/1994 ضربت هزة أرضية منطقة مجاورة لجزيرة هُوكَايدو في اليابان. وبعد بضع ساعات من ذلك تمكن مكوك الفضاء إنديڤر من مسح الخط الساحلي لتحديد الأضرار الناجمة عن الموجات البحرية الزلزالية.

إن الأنظمة الرادارية المماثلة لتلك التي وضعت على متن إنديڤر تصدر موجات أطوالها كبيرة نسبيا ـ تتراوح ما بين بضعة سنتيمترات وعشرات السنتيمترات ـ وتسجل صداها المنعكس عن سطح ما. ومقارنة الشعاع الصادر بالشعاع المنعكس تمكِّن الباحثين من تحديد المسافة التي تفصل الرادار عن السطح العاكس والحيز الذي يشغله هذا السطح واتجاهه وخشونته وخواصه الأخرى. وعلى سبيل المثال، فإن الجسم يعكس في الغالب أشعة الرادار التي يداني طول موجتها حيز الجسم.

وإذا كان اتجاه السطح بحيث يعكس الموجات نحو مصدرها مباشرة كما تفعل المرآة، فإن السطح يبدو ساطعا. أما إذا كان السطح يميل بزاوية ما على الاتجاه المذكور، فإنه يبدو معتما. والمعالم التي تتسم بخشونة من المقياس نفسه لطول الموجة تشتت الإشعاع في جميع الاتجاهات بدلا من أن تعيده من حيث أتى. وهكذا فإن الحقول المحروثة تبدو ساطعة بالإشعاع ذي الأطوال الموجية الصغيرة ومظلمة بالإشعاع ذي الأطوال الموجية الكبيرة، في حين تظهر الغابات في معظم الأطوال الموجية. وفي حين يمكن لموجة طولها كبير أن تسير قدما عبر إعصار، فإن الموجات القصيرة الطول يمكنها أن تكشف أسرار تفاصيل في قلب عاصفة.

يشاهِد مكوك الفضاء إنديڤر الأرض برادار. ونرى على المكوك لوحات هوائي منبسطة تبث ثلاثة أطوال موجية للرادار، وأجهزة إلكترونية مرافقة (مكتوب عليها JPL) وجهازا (مكتوب عليه LaRC) يقيس من الأقمار الصنعية (السواتل) التلوثَ الجوي.

لقد عمل العلماء الأمريكيون والأوروبيون معا سنوات لبناء الأنظمة الرادارية التي زود بها إنديڤر. وقد استخدمنا ثلاثة أطوال موجية ـ 3 سنتيمتر و 69 سنتيمتر و 24 سنتيمتر ـ سميت بالترتيب النطاقات X و C وL. وكان الطولان الموجيان الكبيران للإشعاع يبثان من جهاز رادار التصوير المحمول في الفضاءC- Space-borne Imaging Radar-C) SIR-C). وقد طور العلماء العاملون في مخبر (مختبر) الدفع النفاث (JPL)، التابع للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا)، كلا من هذا الجهاز ومعالج المعطيات (البيانات) الموجود في پاسادينا بكاليفورنيا حيث كانت المعلومات تُسترجع وتدرس.

ثار بركان كليوتشيڤسكوي (المنطقة الحمراء) في كامتشاتكا بروسيا بتاريخ 30/9/1994. وحدثت آخر ثورتين عنيفتين له في عامي 1737 و 1945. ويجري نهر كامتشاتكا (في الأعلى) مخترقا هذه المنطقة المتفجرة حيث يغرق لوح الباسيفيكي في اللوح الأوروبي الآسيوي. وإلى الشمال من النهر توجد براكين خامدة (الأخضر)، وإلى الجنوب منه توجد مستوطنات زراعية (الخطوط). وتشير الأشرطة الضيقة (الصفراء-الخضراء) الموجودة على منحدرات بركان كليوتشيڤسكوي إلى جريانات لابيَّة جديدة. وفي هذه الصورة لمنطقة طولها 37 ميلا وعرضها 18.5 ميل كان الإشعاع المرسل يستقطَب أفقيا. وكان الإشعاع ذو النطاق L (الطول الموجي 24 سنتيمتر) يُستقبل أفقيا ويستقطَب رأسيا، ويسمى LHH (الأحمر) و LHV (الأخضر) على الترتيب. وتوضح الصورة أيضا المركبة المستقطبة رأسيا للإشعاع ذي النطاق C (الطول الموجي 6 سنتيمتر)، وتسمى هذه المركبة CHV (الأزرق).

14-09-2010, 01:03 PM

إن الإشعاع الصادر عن الرادار SIR-C مستقطب، ومن ثم فإن مجاله الكهربائي يهتز في أحد الاتجاهين الرأسي والأفقي. ويمكن أن تكون الأشعة المنعكسة مستقطَبة رأسيا أو أفقيا عند استقبالها، وهذا يمنح العلماء وسيلة أخرى للتمييز. وعلى سبيل المثال فإن الأغصان الرأسية لشجرة قد تعكس الأشعة المستقطبة في أحد الاتجاهين بشكل أفضل من تلك المستقطبة في الاتجاه الثاني، مما يسمح للباحثين بأن يميزوا بين الأنماط النباتية المختلفة التي تشغل رقعة معينة.

ربما يكون المسافرون في طريق الحرير قد اجتازوا هذه الزاوية من صحراء تاكلامكان في مقاطعة كسينيانگ بالصين أثناء توجههم إلى بلاد فارس وبيزنطة وروما. ويظن أن هذه الصورة تحوي بقايا نيا، وهي مستوطنة قديمة. والشريط الضيق الأبيض (في الوسط) هو نهر نيا الذي يجري مخترقا سلاسل جبال وكثبانا رملية (الأزرق). ويُظهر تكبير الصورة معلما خطيا قد يكون قنالا من صنع الإنسان ينطلق من النهر. إن مثل هذه الصور للصحارى والكثبان الرملية يمكن أن تسهم أيضا في التنبؤ بالعواصف الرملية. (الطول 51 ميلا، العرض 22 ميلا، CHH أحمر، LHH أخضر، LHV أزرق).

اكتُشفت مدينة وبار المفقودة (الدارسة) في جنوب عُمان عام 1992 بوساطة LANDSAT. وكما في المعطيات الأصلية، فإن المدينة ذاتها أصغر من أن تظهر في هذه الصورة التي صورت من إنديڤر. لكن الشرائط الضيقة (القرمزية) الموجودة مباشرة تحت مجرى النهر القديم، أو الوادي (الندبة البيضاء)، تبين طرقا مدفونة تتقارب إلى الموقع. إن وبار، وهي واحدة من المدن الساحرة الواردة في قصص ألف ليلة وليلة، كانت مركز تجمع للقوافل الحاملة للبخور قبل عبورها للصحراء. وهذه المدينة التي كان يعتقد ـ لأمد طويل ـ أنها أسطورية. ربما تكون قد ازدهرت ما بين عامي 2800 قبل الميلاد و 300 بعد الميلاد. وتوجد في شمال النهر كثبان رملية (لون الفوشيا)، وفي الجنوب توجد صخور عارية من الحجر الجيري (الأخضر). (الطول 62 ميلا، العرض 31 ميلا، LHH أحمر، CHH أزرق، LHV أخضر).

تعيش غوريلا الجبال، التي درستها <D. فوسي> في غابات البامبو (الهلال الأخضر) على منحدرات جبل كاريزيمبي (14800 قدم). والذروتان المجاورتان له هما سابينيو (12000 قدم) وموهافورا (13500 قدم)، وهما تنتميان إلى سلسلة براكين ڤيرونكا الممتدة على طول حدود رواندا وزائير وأوغندا. وتهدد هذه البراكين مدينة كوما في زائير ومعسكرات اللاجئين الروانديين القريبة (البيضاء) على ضفاف بحيرة كيڤو (الرقعة المظلمة في الأعلى). ويستعمل الباحثون صورا مماثلة للحصول على خرائط للأنواع النباتية. ويمكن أن تكون هذه الخرائط حاسمة في المساعدة على عدم انقراض آخر قطيع من غوريلا الجبال. (الطول 35 ميلا، العرض 20 ميلا، LHV أحمر، CHH أخضر، CHV أزرق).

قد لا يكون لانقراض الدينوصورات، منذ 65 مليون سنة، علاقة بفوهة سيكسولوب في يوكاتان بالمكسيك. إن هذه الفوهة، التي تكونت نتيجة لصدم نيزكي، هي الآن مدفونة تحت طبقة من حجر الجير سمكها ما بين 300 و 1000 متر، لكن أنماط التشققات وسريان الماء تكشف النقاب عن بنية الفوهة. في اليسار مستنقع لشجر المنگروڤ(1) (الشريط الأصفر والقرمزي). وتشير البقع (الزرقاء) إلى غابات استوائية ترويها ينابيع تكون أغزر ما يمكن قرب حافة الفوهة، وهي تجتاز مركز الصورة. وربما ساعدت المعطيات التي زودنا بها إنديڤر علي تحديد قطر الفوهة (ما بين 110 و 180 ميلا)، وهذا موضوع ثار حوله الكثير من الجدل. (الطاقة الكلية لنطاق L أحمر، ولنطاق C أخضر، والفرق بين نطاقي C و L أزرق).

14-09-2010, 01:04 PM

توضح هذه الصورة قطعا جليدية طافية (البني والأبيض) في بحر ويدويل بقارة الأنتاركتيكا. إن امتدادات الماء الخالي من الجليد (الأزرق) تؤوي مناطق يتولد فيها جليد جديد (الحزم الصغيرة السوداء). ويحوْل الجليد البحري دون سريان الحرارة من المحيط الدافئ إلى الجو البارد، وهذا يؤثر في النظام المناخي العالمي. ولا يكشف الرادار سمك الجليد فحسب، وإنما أيضا طاقة الأمواج وتفاعلاتها. وهو مفيد بوجه خاص في المناطق القطبية التي تمر بفترات طويلة من الظلام ولها غلاف واسع من الغيوم. (الطول 62 ميلا، العرض 18.5 ميل، LHV أحمر، LHH أخضر، CHH أزرق).

رسَّبت كسور في السد خلال فيضانات مدوستون عام 1993 عدةَ أمتار من الرمل (الأزرق) على الأراضي الزراعية المحاذية لنهر ميسوري قرب مدينة گلاسگو في ولاية ميسوري. وقد تصبح هذه المزارع الآن طينية القاع. وبعض الكسور مرئية تحت الانحناء الحاد مباشرة (أعلى الوسط). إن الأخاديد (الأصفر) الصادرة عن الفيضانات تتصالب مع التضاريس. وقد تمكن إنديڤر من مراقبة فيضانات الشهر 4/1994 حتى عندما كانت تجتاح مناطق من ولاية إلينوي. ويتمكن الرادار أيضا من قياس رطوبة التربة أو الثلج (كما في سييرا نيڤادا بكاليفورنيا)، كما أنه يساعد على إدارة الثروات المائية. (الطول 23 ميلا، العرض 16ميلا، LHH أحمر، LHV أخضر، عكس LHV + LHH أزرق).

14-09-2010, 01:05 PM

أرض مستصلَحة في فليڤولاند بهولندا تستخدم للزراعة وتنمية الغابات. وتبين هذه الصورة من بعثة الشهر 4 لمكوك الفضاء إنديڤر حقولا جرداء (الأزرق). وتوجد فوق القنال (الأسود) غابة قديمة (الأحمر)، وعلى ضفة القنال تقع مدينة هاردرويك (الأبيض). واللطخات في القنال هي قوارب. وتساعد مثل هذه الصور على دراسة المحاصيل الزراعية والتربة. والمخمّس (في الزاوية السفلية اليمنى) هو عاكس يستخدم لمعايرة الرادار. (الطول 15.5 ميل، العرض 15 ميلا، النطاق L بأكمله أحمر، النطاق C أخضر، النطاق X مستقطَب رأسيا ومستقبل باللون الأزرق).

14-09-2010, 01:06 PM

أما الرادار الآخر (X-SAR) فإنه يعمل بطول موجي قدره 3 سنتيمتر، وهو يصدر ويكشف الضوء المستقطَب رأسيا فقط. وقد طورته المؤسسة الجوية الفضائية الألمانية وشركتا دُورْتِيْر في ألمانيا وأَلِينْيَا سْپَازْيُو في إيطاليا لحساب وكالتي الفضاء الإيطالية والألمانية.

وفي رحلتي شهري 4 و 10/1994 كان مدار (فلك) إنديڤر يميل على مستوى خط الاستواء بزاوية قياسها 57 درجة. وكان هذا المدار ينحرف انحرافا بسيطا في الدورات المتعاقبة التي استغرقت كل منها 90 دقيقة. وتمكن إنديڤر من تصوير 12 في المئة من سطح الأرض. وكان توجيه الرادار يركز على عدة مئات من المواقع التي تم اختيارها من قبل 52 فريقا علميا.

اختبر الملاحون أيضا تقنية جديدة لإعداد الخرائط الطوبوغرافية الدقيقة. وكان الإشعاع يبث بطور واحد (كما في أشعة الليزر)، وكان البحث عن طور الموجة المرتدة يتم بهوائيين منفصلين أو في مدارين للمكوك يختلفان قليلا عن مداره العادي. ويتوقف الفرق بين الطورين المسجلين في الحالتين على بعد البقعة التي يجري تصويرها. وقد كشف قياس التداخل هذا عن تغيرات في طوبوغرافيا كاليفورنيا وهاواي حدثت بين رحلتي شهري 4 و 10/1994، وهي تغيرات صغيرة للغاية أبعادها عدة سنتيمترات.

إن فيضانات الأمازون ( الأصفر والأحمر) التي صورت في الشهر 4/1994 قد تراجعت منذ ذلك الحين. يلتقي نهرا ريو نيگرو (الأزرق في الأعلى) وريو سوليموس (في الأسفل) ليكوّنا الأمازون. ويمكن أن يرى طريق (الخط الرفيع في الوسط) يصل رقعة خالية من الأشجار (الأزرق) في الغابة (الأخضر) إلى أحد روافد ريو نيگرو. ويستخدم الباحثون الرادار لقياس مدى غمر المناطق بالمياه أو لتحديد معالمها ولقياس الكتلة الحيوية biomass للغابات. عندئذ يمكنهم استنتاج المقدار الممتص من ثنائي أكسيد الكربون، وهذا أساسي في دراسات ارتفاع حرارة (احترار) الكرة الأرضية. (الطول 25 ميلا، العرض 5 أميال، LHH أحمر، LHV أخضر، LVV أزرق).

14-09-2010, 01:06 PM

لم يتم إيصال معظم المعطيات إلى مخبر الدفع النفاث jpl إلا بعد هبوط المكوك إلى الأرض. لكن الملاحين بثوا بعض الصور مباشرة إلى الباحثين المتواجدين على الأرض وزودوهم بتعليقاتهم على ما كانوا يشاهدونه. إضافة إلى ذلك، عرض رواد الفضاء أكثر من 20000 إطار من الأفلام، وهو رقم قياسي لرحلات الفضاء. ويكوِّن ذلك مع التسجيلات الصوتية ثروة تفوق كل تقدير في معرض تأويل المعطيات. إن تغطية مناطق أوسع بكثير من مدى الرادار توفر معلومات أكثر. وقد مكن ذلك من تفسير بعض الحالات الشاذة مثل المناطق الظليلة في صور نطاقي x و c التي التقطت خلال الأمطار الغزيرة في الأمازون.

هبط إنديڤر في قاعدة إدواردز الجوية بكاليفورنيا في 11/10/1994 بعد أن مكث في الفضاء يوما إضافيا لإتمام كل المهام الموكلة إليه. وقد بينت رحلته هذه كيف تُمكِّننا الرؤية الفريدة من الفضاء مضافا إليها قدرات الرادار من استكشاف كوكبنا على نحو لم يكن ممكنا من قبل. ونتوقع أن تمكِّننا الصور المأخوذة من تحديد أفضل الأطوال الموجية الرادارية واتجاهات الاستقطاب لدراساتنا المستقبلية. ومن المحتمل أن تصبح مثل هذه الأنظمة الرادارية المثبتة على متن الأقمار الصنعية (السواتل) مصدرا دائما للمعلومات عن حالة غابات الأرض وأنهارها ومناخها ـ والكوارث المحتملة كالزلازل والبراكين والفيضانات.

14-09-2010, 01:07 PM

المؤلفون

Diane L. Evans - Ellen R. Stofan -
Thomas D. Jones - Linda M. Goodwin

اشتركوا معًا في نواح مختلفة من مهمتي مكوك الفضاء إنديڤر اللتين تمتا في الشهرين الرابع والعاشر من عام 1994. عملت إيڤانز ـ من مخبر الدفع النفاث ـ في مجال الأنظمة الرادارية المحمولة جوا منذ حصولها على الدكتوراه في الجيولوجيا من جامعة واشنطن عام 1981. وهي عالمة مشروع رادار SIR-C، وتدير أيضا البحوث حول الاستشعار الجيولوجي من بعد. أما ستوفان فهي العالمة التجريبية لمشروع SIR-C. وقد درست جيولوجيا كوكب الزهرة بغية الحصول على الدكتوراه من جامعة براون عام 1988، وهي أيضا وكيلة المسؤول عن مشروع بعثة ماجلان. وقد طار جونز في رحلتي إنديڤر كلتيهما، وهو خريج أكاديمية القوى الجوية الأمريكية عام 1977، وخدم في سلاح الطيران ست سنوات. وقد دفعته اهتماماته بالعلوم الكوكبية للتحضير للدكتوراه في هذا المجال، التي حصل عليها من جامعة أريزونا عام 1988. وفي عام 1991 أصبح رائد فضاء. أما گودوين فهي وكيلة مدير مكتب رواد الفضاء التابع لناسا، وعملت خبيرة بعثات على متن المكوك إنديڤر في رحلته الثانية إلى الفضاء في الشهر4/1994، وهي فيزيائية متخصصة في فيزياء المادة المكثفة، وحصلت على الدكتوراه من جامعة ميسوري عام 1980، وتهوى قيادة الطائرات الصغيرة.

مراجع للاستزادة
The crew also tested a new technique for making accurate topographic maps. The radiation is emitted in phase (as for a laser). The phase of the returned wave is detected by two separate antennae or by two slightly displaced passes of the shuttle. The difference in phases recorded in the two instances depends on the distance of the feature being imaged. Such interferometry has revealed changes as small as centimeters in the topography of California and Hawaii between the April and October flights.
Scientific American, December 1994

(1) mangrove شجر استوائي تنبثق عن أغصانه جذور جديدة. (التحرير)

منقول من مجلة العلوم الكويتية

أدوات الموضوع	إبحث في الموضوع
مشاهدة صفحة طباعة الموضوع أرسل هذا الموضوع إلى صديق	إبحث في الموضوع: البحث المتقدم

العلم في صور(رؤية الأرض من السماء) ....مقال روعة بس

ركــن الفضاء SPACE CORNER

دعم فني
استضافة توب لاين


قريبا		بقلم :		قريبا

الإهداءات

العلم في صور(رؤية الأرض من السماء) ....مقال روعة بس

ركــن الفضاء SPACE CORNER

دعم فنياستضافة توب لاين

دعم فني
استضافة توب لاين