زهرا وجدانی: با ثبت اشباح سرخ و شناسایی سازوکار شکلگیری آنها تحقیقات گروه اینان وارد مرحله تازهای شد. هرچه ابزارهای رصدی دقیقتر میشدند پدیدههای جدیدتری نیز خود را نشان میدادند؛ پدیدههایی که هر یک ویژگیهای متفاوتی داشتند و شناخت آنها به مطالعات بیشتری نیاز داشت.
در بخش دوم به ادامه گفتوگو با عمران اینان، استاد بازنشسته دانشگاه استنفورد، رئیس پیشین دانشگاه کوچ ترکیه و برگزیده جایزه مصطفی (ص) میپردازیم.
اینان در ادامه گفتوگو با خبرنگار علمی و فناوری خبرگزاری برنا به یکی از این پدیدهها اشاره و میگوید: گاهی میدان الکتریکی ایجادشده آنقدر قوی است که دیگر تنها یک درخشش ساده در آسمان دیده نمیشود بلکه جرقههایی شکل میگیرند که به سمت ارتفاعات بالاتر رشد میکنند.
او توضیح میدهد: گاهی میدان الکتریکی آنقدر زیاد است که جرقهها شروع به رشد میکنند هوای جلوی خود را یونیزه میکنند و در ارتفاع حدود ۴۰ کیلومتری یعنی بسیار بالاتر از مسیر پرواز هواپیماها ادامه پیدا میکنند.
این پدیدهها که بعدها با عنوان فوارههای آبی (Blue Jets) شناخته شدند یکی دیگر از انواع رویدادهای نوری گذرا هستند که برخلاف اشباح سرخ از بالای ابرهای طوفانی به سمت لایههای بالاتر جو حرکت میکنند.
به گفته این پژوهشگر مطالعه این پدیدهها نشان داد ارتباط میان رعدوبرق و لایههای بالایی جو بسیار پیچیدهتر از آن چیزی است که پیش از آن تصور میشد.
یکی از مقاطع مهم فعالیت علمی اینان بررسی فرضیهای بود که پس از سانحه شاتل فضایی کلمبیا مطرح شد.
او میگوید پس از سقوط این شاتل در سال ۲۰۰۳ از گروه تحقیقاتی او خواسته شد بررسی کنند که آیا رویدادهای نوری گذرا بهویژه اشباح سرخ میتوانستهاند در این حادثه نقشی داشته باشند یا خیر.
اینان با رد این فرضیه میگوید: از ما خواستند بررسی کنیم آیا اشباح سرخ باعث این حادثه شدهاند یا نه اما چنین چیزی ممکن نیست زیرا این پدیدهها رسانایی الکتریکی بالایی ندارند و در ارتفاعاتی بسیار بالاتر از مسیر پرواز هواپیماها و شاتل رخ میدهند.
به گفته او این بررسیها بار دیگر نشان داد اگرچه رویدادهای نوری گذرا از نظر علمی بسیار مهم هستند اما تاثیر مستقیمی بر ایمنی پروازها ندارند.
مطالعه اشباح سرخ تنها به ثبت تصاویر محدود نشد. اینان و همکارانش در ادامه تلاش کردند جزئیات ساختاری این پدیدهها را نیز بررسی کنند.
او میگوید برای این منظور از تلسکوپهای بسیار بزرگی استفاده کردند که حمل آنها تنها با کامیون امکانپذیر بود.
وی گفت: ما از تلسکوپهای عظیم استفاده کردیم تا ساختارهای بسیار ریز اتمسفر را رصد کنیم. یکی از دانشجویانم با استفاده از همین تلسکوپها توانست جزئیاتی را اندازهگیری کند که پیش از آن قابل مشاهده نبود.
به گفته اینان این مشاهدات نشان داد اشباح سرخ و دیگر رویدادهای نوری گذرا ساختارهایی بسیار پیچیدهتر از آن چیزی دارند که در تصاویر اولیه دیده میشد و همین موضوع مسیر تحقیقات بعدی را تغییر داد.
مطالعات اینان تنها به جو زمین محدود نماند. او میگوید پس از سالها تحقیق روی برهمکنش امواج و ذرات در اطراف زمین بخشی از پژوهشهای گروهش به کمربندهای تابشی سیاره مشتری نیز اختصاص یافت.
با این حال او تاکید میکند که تمرکز اصلی فعالیتهایش همچنان بر محیط اطراف زمین بوده است.
وی در این باره میگوید: بیشتر وقت خود را صرف مطالعه زمین، امواج، ذرات و پدیدههایی کردهایم که توسط امواج الکترومغناطیسی هدایت میشوند.
به گفته این پژوهشگر رفتار این امواج ویژگی بسیار جالبی دارد؛ بهگونهای که امواج تولیدشده بر اثر یک رعدوبرق در آمریکای شمالی میتوانند در امتداد یونوسفر و میدان مغناطیسی زمین حرکت کرده و حتی در نیمکره جنوبی نیز قابل آشکارسازی باشند.
او توضیح میدهد این امواج هنگام عبور از محیطهای مختلف اطلاعات ارزشمندی از ویژگیهای آن محیط با خود حمل میکنند، اطلاعاتی که با تحلیل آنها میتوان به چگالی پلاسما و سایر ویژگیهای فیزیکی فضای نزدیک زمین پی برد.
اینان در ادامه گفتوگو یکی از دلایل موفقیت پژوهشهای خود را فضای علمی دانشگاه استنفورد میداند.
او با اشاره به ساختار این دانشگاه میگوید برخلاف بسیاری از گروههای فیزیک و نجوم، دانشکده مهندسی برق استنفورد تعداد بسیار زیادی دانشجوی تحصیلات تکمیلی داشت و همین موضوع امکان انتخاب پژوهشگران مستعد را فراهم میکرد.
او میگوید: دانشکده مهندسی برق استنفورد حدود ۶۰۰ دانشجوی دکتری داشت در حالی که بسیاری از دانشکدههای فیزیک و نجوم معمولا بیش از ۳۰ دانشجوی دکتری نداشتند.
به گفته اینان او توانست از میان این دانشجویان گروهی از بهترین استعدادها را برای همکاری در پروژههای تحقیقاتی انتخاب کند و در مقطعی حدود ۶۰ دانشجوی دکتری به طور مستقیم با او همکاری داشتند.
وی معتقد است حضور این دانشجویان نخبه در کنار رویکرد مهندسی حاکم بر گروه تحقیقاتی یکی از مهمترین مزیتهای پژوهشهای آنها بود، زیرا علاوه بر ارائه مدلهای نظری توانایی طراحی و ساخت تجهیزات مورد نیاز را نیز داشتند؛ قابلیتی که بسیاری از گروههای پژوهشی فعال در حوزه فیزیک جو از آن برخوردار نبودند.
اینان در ادامه گفتوگو با خبرنگار برنا یکی از مهمترین عوامل موفقیت گروه تحقیقاتی خود را بهرهگیری از دانشجویان مستعد و تلفیق نگاه مهندسی با پژوهشهای علوم پایه عنوان میکند.
او میگوید بیشتر پژوهشگران فعال در حوزه فیزیک جو و فضا در دانشکدههای فیزیک یا نجوم فعالیت میکردند اما حضور او در دانشکده مهندسی برق استنفورد این امکان را فراهم کرده بود که علاوه بر ارائه مدلهای نظری، تجهیزات مورد نیاز برای انجام آزمایشها نیز در همان مجموعه طراحی و ساخته شود.
اینان میگوید: ما فقط به ارائه نظریه اکتفا نمیکردیم. ابزارهایی را طراحی میکردیم که مخصوص پژوهشهای خودمان بودند. حتی دانشجویان را برای انجام آزمایشهای میدانی به قطب جنوب میفرستادیم.
به گفته وی گروه تحقیقاتی او گیرندههایی طراحی کرده بود که حساسیت بسیار بالایی داشتند و میتوانستند تغییرات بسیار کوچک میدان مغناطیسی زمین را اندازهگیری کنند.
او با اشاره به دقت این تجهیزات میگوید: گیرندههایی داشتیم که میتوانستند از فاصله حدود ۶۰۰ کیلومتری سیگنالهایی بسیار ضعیف را دریافت کنند. در حال اندازهگیری نوسانات بسیار کوچک میدان مغناطیسی زمین بودیم و این تجهیزات در آن زمان نمونه مشابهی در جهان نداشتند.
یکی دیگر از دستاوردهای مهم گروه تحقیقاتی اینان توسعه روشی برای مکانیابی دقیق رعدوبرق بود. این پژوهش از دل رساله دکترای یکی از دانشجویان او شکل گرفت و بعدها به یک فناوری جهانی تبدیل شد.
او در توضیح این طرح میگوید هر رعدوبرق هنگام وقوع امواج رادیویی تولید میکند و اگر این سیگنالها همزمان در چند ایستگاه دریافت شوند میتوان محل دقیق وقوع صاعقه را تعیین کرد.
اینان میگوید: اگر بتوانید سیگنال رعدوبرق را در چند نقطه اندازهگیری کنید با استفاده از جهت ورود امواج میتوان محل دقیق آن را مانند یک مثلث مشخص کرد. ما این روش را توسعه دادیم.
به گفته وی پس از تکمیل این فناوری یک شرکت فنلاندی امتیاز ثبت اختراع آن را دریافت کرد و شبکهای از گیرندههای ویژه را در نقاط مختلف جهان راهاندازی کرد.
او توضیح میدهد که امروز دهها ایستگاه در کشورهای مختلف از جمله ترکیه و اسپانیا به این شبکه متصل هستند و مجموعه این ایستگاهها تقریبا تمام سطح کره زمین را پوشش میدهند.
به گفته اینان سامانهای که با همکاری گروه او توسعه یافت اکنون قادر است زمان و مکان وقوع هر رعدوبرق را با دقت بسیار بالا ثبت کند.
او میگوید: اکنون هر رعدوبرقی را با دقت زمانی یک میلیثانیه و دقت مکانی حدود یک کیلومتر ثبت میکنیم. یعنی میدانیم هر صاعقه دقیقا چه زمانی و در کدام نقطه رخ داده است.
به گفته این پژوهشگر این اطلاعات تنها ارزش پژوهشی ندارند بلکه در بسیاری از فعالیتهای عملی نیز مورد استفاده قرار میگیرند.
او توضیح میدهد شرکتهای هواپیمایی هنگام نزدیک شدن به سامانههای طوفانی از این دادهها برای تغییر مسیر پرواز استفاده میکنند تا از مناطق پرخطر دور شوند.
همچنین شرکتهای بیمه نیز در صورت اعلام خسارت ناشی از برخورد صاعقه از این اطلاعات برای راستیآزمایی ادعاها بهره میبرند.
اینان میگوید: اگر فردی اعلام کند خانهاش بر اثر رعدوبرق دچار آتشسوزی شده است شرکت بیمه میتواند بررسی کند که آیا در همان زمان و همان محل واقعا رعدوبرقی ثبت شده است یا خیر.
این برگزیده جایزه مصطفی (ص) در ادامه با اشاره به اهمیت دادههای گردآوریشده در این سامانه میگوید تمام رعدوبرقهای ثبتشده از سال ۲۰۰۹ تاکنون در این پایگاه اطلاعاتی ذخیره شدهاند و پژوهشگران به این دادهها برای انجام مطالعات علمی دسترسی دارند.
او میگوید: من و دانشجویانم از این دادهها برای پژوهشهای علمی استفاده میکنیم. هر رعدوبرقی که در هر نقطه جهان رخ میدهد در این سامانه ثبت میشود.
به گفته اینان بررسی این دادهها نشان داده است که وقوع رعدوبرق از الگوهای مشخص زمانی پیروی میکند. به عنوان مثال در نیمکره شمالی بیشترین فعالیت رعدوبرق در فصل تابستان رخ میدهد و در نیمکره جنوبی نیز این روند با فصل گرم همان نیمکره همزمان است.
او همچنین به تغییرات روزانه این پدیده اشاره میکند و میگوید صبحها معمولا تعداد رعدوبرقها کمتر است، اما از بعدازظهر تا ساعات عصر با افزایش ناپایداریهای جوی تعداد آنها افزایش پیدا میکند.
وی با اشاره به این موضوع میگوید: هواشناسی رعدوبرق بسیار جالب است و شاید برای من بیدلیل هم نباشد؛ پدرم هواشناس بود. او وضعیت آبوهوا را پیشبینی میکرد و من هم بعدها بعد از اینکه مهندس برق شدم، دوباره به مطالعه رعدوبرق و آبوهوا برگشتم. البته این بار از زاویهای متفاوت.
اینان معتقد است با وجود دههها تحقیق هنوز بسیاری از پرسشها درباره رویدادهای نوری گذرا بیپاسخ مانده است.
او میگوید کشف اشباح سرخ، الوزها و فوارههای آبی پایان مسیر نبود بلکه آغاز فصل تازهای از پژوهشها به شمار میرفت زیرا هر پاسخ پرسشهای جدیدتری را پیش روی پژوهشگران قرار داد.
او در ادامه از مهمترین ابهاماتی میگوید که هنوز ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است اینکه چرا برخی طوفانها اشباح سرخ تولید میکنند و برخی دیگر نه؟ چرا گاهی ساختارهای شاخهای بسیار پیچیده شکل میگیرد و گاهی تنها یک هاله نورانی دیده میشود؟ و اینکه آیا هوش مصنوعی و رایانش کوانتومی میتوانند در آینده به پاسخ این پرسشها کمک کنند؟
انتهای بخش دوم
ادامه دارد...