أعلى سحب الأرض تهبط

في ليالي الصيف، وبعد غروب الشمس بوقت طويل، قد تتألّق سحب رقيقة في سماء الشفق. وقد وُصفت أول مرة عام 1885، بعد الثوران الكبير لبركان كراكاتوا عام 1883. ولأن الشمس لا تزال تضيئها حين تكون الأرض غارقة في الظلام، فلا بد أنها تطفو على ارتفاع يزيد على 80 كم. وإذا كانت مكوّنة من جليد الماء، كما يُفترض منذ عام 1912، فلا بد أن يكون الهواء هناك أبرد من 150 كلفن. هذه هي السحب الليلية المضيئة (noctilucent clouds)، أعلى السحب على الأرض.

كناري المنجم في أعالي الجو

لطالما اشتُبه في أنها تحمل إشارة مناخية. فارتفاع ثاني أكسيد الكربون يبرّد الستراتوسفير والميزوسفير، وهما الطبقتان الواقعتان تحت السحب. والطبقات التي تبرد تنكمش: فـ«ينكمش» الغلاف الجوي العلوي، وينبغي للسحب الجاثمة فوقه أن تهبط ببطء. ونموذج مناخي لهذه المنطقة، LIMA/MIMAS، يتنبأ بذلك تحديدًا: هبوط يتسارع بعد عام 1960، فيصير أسرع بـ6.5 مرة مما كان قبله، مع تزايد ثاني أكسيد الكربون بوتيرة تتسارع باستمرار.

غير أن اختبار ذلك صعب. فعدد مرات ظهور السحب يتوقف على عدد الراصدين وعلى الطقس؛ وقد قيس سطوعها بأدوات غير معايَرة. أما ارتفاعها، فقد قيس منذ اكتشافها. ولم تجد المراجعات السابقة اتجاهًا واضحًا: إذ تتشتّت الارتفاعات طبيعيًا بين 79 و85 كم، وهو مدى أوسع من الهبوط المتوقَّع.

مقارنة المِثل بالمِثل

وضع أوليغ أوغولنيكوف (Oleg Ugolnikov)، من معهد أبحاث الفضاء التابع لأكاديمية العلوم الروسية، وزملاؤه في موسكو وكالينينغراد، قواعد صارمة أولًا. فأجهزة الليدار الحديثة، التي تسبر السماء بضوء الليزر، ترى حبيبات جليد دقيقة في أعلى طبقة السحب، بينما ترى الصور الفوتوغرافية أكبر الحبيبات في أسفلها، أي أدنى بما يصل إلى 2 كم. لذا لا تُحتسب إلا تقنية واحدة: التثليث (triangulation)، أي تصوير السحابة نفسها من مكانين أو أكثر واستنتاج ارتفاعها من انزياح موضعها.

وأسقطوا أيضًا المسوح غير الدقيقة. فأول مسح على الإطلاق، عام 1887، وجد 79 كم، لكن راصدَيه لم يكن يفصل بينهما سوى 32.4 كم، وكانت مزامنتهما في حدود دقائق، وهو ما يكفي لأخطاء تتجاوز 10 كم. ولا يُبقي الفريق إلا على مواقع يفصل بينها 40 كم على الأقل مع توقيت دقيق: يسّه (O. Jesse) حول برلين في 1890-1891، وستورمر (C. Störmer) قرب أوسلو في 1932-1934، ثم ستوكهولم وإستونيا ولاتفيا واسكتلندا، وصولًا إلى خط قاعدة طوله 200 كم عام 1986.

عشرون ألف ارتفاع جديد

منذ عام 2020، ترصد نحو عشرين كاميرا، معظمها ضمن شبكة Starvisor الآلية، السماءَ بين خطَّي العرض 54 و61 درجة شمالًا. وهي تعمل في مجموعات يفصل بين كاميراتها 50 إلى 200 كم، وتلتقط ما يصل إلى أربع صور في الدقيقة. ويقطّع برنامج حاسوبي كل حقل سحابي إلى أجزاء، ويطابقها بين الكاميرات، ويحسب ارتفاعها وسرعتها. والنتيجة: نحو 20,000 ارتفاع منفرد.

وتتحقق منها طريقة ثانية باستخدام الصور نفسها. فحين تنزلق سحابة إلى ظل الأرض، تصير أولًا أكثر زرقة، عندما يعبر ضوء الشمس الواصل إليها طبقة الأوزون، ثم أكثر حمرة، حين يمرّ عبر الغلاف الجوي السفلي. ويعطي توقيت هذه التغيّرات اللونية ارتفاعها. وبعد تصحيح لأثر الغبش الذي تسبّبه الجسيمات الدقيقة في الستراتوسفير، تتفق الطريقتان في حدود 0.18 كم.

فكّ تشابك الأدلة

يتوقف ارتفاع هذه السحب أيضًا على الفصل، وساعة الليل، والمدّ والجزر القمري، وخط العرض، والنشاط الشمسي. وقد أجرى الفريق ملاءمة لكل هذه العوامل معًا، قياسًا قياسًا، من 1890 إلى 2026. ولم يبرز سوى أثرين: الفصل، إذ تكون السحب في أدنى مستوياتها نحو 10 يوليو، بعد الانقلاب الصيفي ببضعة أسابيع، والاتجاه طويل الأمد.

ويُقاس هذا الاتجاه بوصفه نسبة K من تنبؤ النموذج: K = 1 تعني أن النموذج مصيب، وK = 0 تعني غياب أي اتجاه. وتعطي الملاءمة K = 0.52 ± 0.18، أي هبوطًا رُصد بثقة تزيد على 99.5%، لكنه نصف ما يتنبأ به النموذج. وهذا يعني اليوم نحو 1.2 كم في القرن.

ويؤكّد ذلك فحصٌ بسيط. فقبل عام 2000، كان متوسط ارتفاع جميع القياسات 82.52 كم؛ وفي عشرينيات القرن الحالي يبلغ 81.83 كم. فالسحب أدنى بـ0.69 كم، أي نحو نصف الهبوط الذي يتوقعه النموذج منذ عام 1960.

القاع يهبط والقمة ثابتة

ثمة تفصيل لافت. فالحد العلوي لنطاق ارتفاعات السحب بالكاد تحرّك، سواء على مدار الفصل أو عبر العقود. أما الحد السفلي فقد هبط بنحو ضعف ما هبط المتوسط، أي بوتيرة قريبة من تلك التي يتنبأ بها النموذج.

ويتوقع المؤلفون أن يُحسّن مزيدٌ من قياسات التثليث دقة متوسط الارتفاع الحالي، لكن الاتجاه نفسه سيظل محدودًا بقلّة القياسات القديمة ودقتها المتواضعة. ويكتبون أن المكسب الحقيقي سيأتي حين تكون أجهزة الليدار والأقمار الصناعية والكاميرات قد رصدت السحب مدة كافية في القرن الحادي والعشرين.