masters thesis - ×××× ××רס××× ××¢×ר×ת ××ר×ש×××
masters thesis - ×××× ××רס××× ××¢×ר×ת ××ר×ש×××
masters thesis - ×××× ××רס××× ××¢×ר×ת ××ר×ש×××
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
האוניברסיטה העברית<br />
הפקולטה למדעי הטבע<br />
המכון למדעי כדור הארץ<br />
עבודת גמר לתואר מוסמך בנושא:<br />
חקר המבנה התלת ממדי של אלמנטים של שדון מסוג עמודה באטמוספרה.<br />
(מחקר משותף עם האוניברסיטה הפתוחה ואוניברסיטת תל אביב)<br />
An Investigation of the Three Dimensional Spatial Organization of Sprite Elements in the<br />
Atmosphere<br />
אליקום ודיסלבסקי<br />
038268504<br />
העבודה הוכנה בהדרכת:<br />
ד"ר קרן ארליך-הספל<br />
ד"ר יואב יאיר<br />
תמוז תשס"ח<br />
יולי 2008
האוניברסיטה העברית<br />
הפקולטה למדעי הטבע<br />
המכון למדעי כדור הארץ<br />
עבודת גמר לתואר מוסמך בנושא:<br />
חקר המבנה התלת ממדי של אלמנטים של שדון מסוג עמודה באטמוספרה.<br />
(מחקר משותף עם האוניברסיטה הפתוחה ואוניברסיטת תל אביב)<br />
An Investigation of the Three Dimensional Spatial Organization of Sprite Elements in the<br />
Atmosphere<br />
אליקום ודיסלבסקי<br />
038268504<br />
העבודה הוכנה בהדרכת:<br />
ד"ר קרן ארליך-הספל<br />
ד"ר יואב יאיר<br />
תמוז תשס"ח<br />
יולי 2008<br />
I
לזכרו של אל"מ אילן רמון ז"ל, האסטרונאוט הישראלי הראשון אשר חקר<br />
את נושא החשמל האטמוספרי מהחלל.<br />
II
תקציר:<br />
עבודה זו תציג את תוצאות מחקר השדונים אשר התבצע בישראל בשנת 2007/8. העבודה תציג את<br />
תוצאות חישובי האיכון שבוצעו המתבססות על תצפיות סימולטניות משני אתרים. העבודה תראה<br />
שבמקרים מסוימים אלמנטי שדונים מסוג עמודה מופיעים במבנה מעגלי בצורה ניצבת מעל הברק<br />
היוצר שדונים או בהסטה קלה ממנו, תוך שימוש בטכניקת ניתוח תמונה מנקודת תצפית אחת בשילוב<br />
עם מודל אלקטרוסטאטי אשר יציע הסבר אפשרי לאינדיקציה לסימטריה המעגלית. עבודה זו גם תציג<br />
את תוצאות התצפית בה הובחנו התפרקויות חשמליות מעל סופת רעמים במזרח<br />
הניתוח המטאורולוגי לפני התרחשויות<br />
.<br />
ירדן , ואת תוצאות<br />
III
תודות:<br />
על רכישת ציוד המחקר:<br />
•<br />
הקרן הישראלית למדע – מענק<br />
1315/04<br />
•<br />
מלגות תואמות מכספי המכון למדעי כדור הארץ<br />
על מתן מלגה לצורך המחקר ומימון נסיעה לכנס COST ו-EGU2008 לצורך הצגת תוצאות המחקר:<br />
• קרן "רינג" ללימודי הסביבה.<br />
על מימון הוצאות נסיעה והשתתפות בכנס :COST<br />
COST Action P 18<br />
•<br />
על הקצאת שטח עבודה למחקר, במעבדה לזיהום אוויר, במכון למדעי כדור הארץ:<br />
פרופ' מנחם לוריא<br />
מר דוד אסף<br />
•<br />
•<br />
על הקצאת נתוני לווין:<br />
פרופ' דניאל רוזנפלד<br />
מר טל הלוי<br />
•<br />
•<br />
על בניית המקבע למצלמה וסיוע טכני:<br />
• מר יוסי שרר<br />
על סיוע טכני:<br />
מר חיים צבי קרוגליאק<br />
מר אברהם פורטנוי<br />
מר אנדריי פודלקו<br />
•<br />
•<br />
•<br />
תודה מיוחדת לצוות "אילן" על שם האסטרונאוט הישראלי הראשון:<br />
•<br />
ד"ר קרן ארליך, ד"ר יואב יאיר, פרופ' קולין פרייס, ד"ר ברוך זיו, גברת מיכל גנות, מר רועי<br />
יניב, מר שלם כהן, גברת נעמה רייכר, מר ערן גרינברג, מר יובל ראובני.<br />
IV
תוכן העניינים:<br />
הקדמה......................................................................................................................... 3<br />
מטרות המחקר ........................................................................................................ 3<br />
טעינה חשמלית בענן סופת רעמים............................................................................... 3<br />
סופות רעמים בישראל ובמזרח הים התיכון<br />
הבזקי אור חולפים<br />
5 .................................................................<br />
7 ...................................................................................................<br />
7<br />
שדונים/פיות – Sprites Red<br />
12<br />
Blue Jet<br />
1.4.1<br />
1.4.2<br />
סילון כחול –<br />
שימוש בכלי חיזוי מטאורולוגיים ...................................................................................14<br />
אתר צוות המחקר "אילן"<br />
אתר השירות המטאורולוגי......................................................................................<br />
14 .......................................................................................<br />
15<br />
שיטות וציוד מדידה ......................................................................................................16<br />
ציוד מדידה אופטי..................................................................................................<br />
ביצוע תצפית לילה..................................................................................................<br />
ציוד מדידה אלקטרומגנטי<br />
ניטור ברקים בתחום ELF<br />
תוצאות ממחקר שדונים<br />
16<br />
19<br />
22 ......................................................................................<br />
23 .......................................................................................<br />
25.................................................................................... 2007/8<br />
תוצאות כלליות......................................................................................................<br />
ניתוח סינופטי של אירועי השדונים שנצפו מירושלים...................................................<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריכים ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
תצפית לילה תאריך ה-<br />
סיכום ניתוח סינופטי של תצפיות מירושלים<br />
תוצאות תצפית לילה<br />
דיון בתוצאות<br />
אינדיקציה לסימטריה מעגלית בשדונים מסוג עמודה..................................................<br />
שיטה<br />
שלב א - ניתוח תמונות שדונים<br />
שלב ב - מודל אלקטרוסטאטי<br />
דיון בתוצאות<br />
תוצאות תצפית<br />
ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
סיכום ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
התפרקויות חשמליות מעל הפסגות<br />
דיון בתוצאות<br />
25<br />
26<br />
27<br />
4/10/07<br />
28<br />
19/11/07<br />
29<br />
4/12/07<br />
30<br />
5/12/07<br />
31<br />
8-9/12/07<br />
32<br />
12/12/07<br />
33<br />
15/12/07<br />
34<br />
1/01/08<br />
35<br />
25/01/08<br />
36<br />
28/01/08<br />
37<br />
12/02/08<br />
38<br />
08/05/08<br />
39<br />
40 .............................................................................. 05/12/07 -<br />
43<br />
44<br />
44<br />
44<br />
48<br />
53<br />
54 ........................................................................................28/4/08 -<br />
55<br />
28/4/08<br />
56<br />
28/4/08<br />
56<br />
57<br />
4.2.1<br />
4.2.2<br />
4.2.3<br />
4.2.4<br />
4.2.5<br />
4.2.6<br />
4.2.7<br />
4.2.8<br />
4.2.9<br />
4.2.10<br />
4.2.11<br />
4.2.12<br />
4.2.13<br />
4.3.1<br />
4.4.1<br />
4.4.2<br />
4.4.3<br />
4.4.4<br />
4.5.1<br />
4.5.2<br />
4.5.3<br />
4.5.4<br />
דיון מסכם ועבודה עתידית<br />
58............................................................................................<br />
רשימת מקורות ............................................................................................................60<br />
61............................................................................................................................ REFERENCES<br />
1<br />
1.1<br />
1.2<br />
1.3<br />
1.4<br />
2<br />
2.1<br />
2.2<br />
3<br />
3.1<br />
3.2<br />
3.3<br />
3.4<br />
4<br />
4.1<br />
4.2<br />
4.3<br />
4.4<br />
4.5<br />
5<br />
6<br />
7
רשימת איורים וטבלאות:<br />
5...............................<br />
5....................................................<br />
6.........................................................................................<br />
6............................................................................................<br />
7..............................................................................<br />
8......................................................................<br />
איור 1: מודל קונספטואלי של המבנה החשמלי בעננות קונווקטבית מסוג MCS<br />
איור 2: התפרקות ברקים מהענן לקרקע מסוגי ענני סופת רעמים<br />
איור 3: מצב סינופטי - שקע קפריסאי<br />
איור 4: מצב סינופטי - אפיק ים סוף<br />
איור 5: הבזקי אור חולפים מעל סופות רעמים<br />
איור 6: התנהגות השדה החשמלי מעל סופת רעמים.<br />
איור 7: הצילום הראשון של ספרייט.............................................................................................8<br />
איור 8: מנגנון יצירת שדונים<br />
איור 9: הצילום הצבעוני הראשון של שדונים.................................................................................9<br />
איור 10: ספקטרום הפליטה מהרמות הראשונות של חנקן<br />
איור 11: מבנה השדון מחולק לשלושה אזורים<br />
איור 12: צילום מהיר של התפתחות שדונים...............................................................................11<br />
איור 13: סילון כחול מגיח מפסגת סופת רעמים...........................................................................12<br />
איור 14: כיצד להבחין בשדונים<br />
איור 15: המצלמות אשר הופעלו מת"א ומצפה רמון.....................................................................16<br />
איור 16: המצלמה אשר הופעלה מירושלים<br />
איור 17: מרחב התצפית בעונת החורף........................................................................................16<br />
איור 18: מבט על - המכון למדעי כדור הארץ ...............................................................................16<br />
איור 19: אופן העברת אות הוידיאו מן המצלמה ואות ה- GPS למחשב..........................................17<br />
איור<br />
איור 21: הנוסחאות המאפשרות לחשב את גובהם של הבזקי האור החולפים<br />
איור 22: סוגי תשדורות שונים לרוחב ספקטרום הרדיו המופקים ע"י בני אדם................................22<br />
איור 23: תדר כפונקציה של הזמן...............................................................................................22<br />
איור 24: אנטנת ELF הממוקמת במצפה רמון.............................................................................22<br />
איור 25: ההבדל בין אות ברק יוצר שדון לאות ברק רגיל בתחום ה- 23.......................................ELF<br />
איור 26: תמונת לווין בתחום האינפרא אדום של סערה שהתרחשה בארה"ב וייצרה שדונים............24<br />
איור 27: אות שנקלט בתחנת ELF במצפה רמון ושויך לספרייט<br />
איור נתוני מחקר<br />
איור 29: ארבעת האירועים שצולמו בו זמנית מכל תצפית.............................................................41<br />
איור 30: מפת איכון<br />
איור<br />
איור<br />
איור<br />
איור34 : אינדיקציה לסימטריה מעגלית בעולם...........................................................................44<br />
איור 35: השתנות היטל מעגל אלמנטי השדון בעיני הצופה ............................................................45<br />
: חישוב צירי היטל מעגל השדון בעזרת טריגונומטריה.........................................45<br />
איור<br />
איור ניתוח תמונת אירוע שצולם ממצפה רמון........................................................................47<br />
איור ניתוח תמונת האירוע אשר צולם בו זמנית משני אתרים<br />
איור 40: השדה החשמלי הנוצר מעל סופת רעמים........................................................................48<br />
איור 41: תוצאות המודל עבור אירוע<br />
איור 42: תוצאות המודל עבור אירוע<br />
איור 43: בדיקת רגישות המודל כשהאלמנטים מתחילים מרום 80 ק"מ<br />
איור 45: התנהגות השדה החשמלי כתלות ברדיוס ברום 80 ק"מ עבור מומנט מטען<br />
איור 46: רדיוסי סף לעירור עבור שדות פריצה שונים<br />
8......................................................................................................<br />
9..............................................................<br />
9..............................................................................<br />
16................................................................................................<br />
16.................................................................................<br />
:20 אנטנת 18..................................................................................(Garmin 18 LVC) GPS<br />
21..................................<br />
24....................................................<br />
39.....................................................................................................2005/6<br />
42.................................................................................................................<br />
:31 אירוע 42.......................................................................................... UT 20:18:31.888<br />
:32 אירוע 42.......................................................................................... UT 20:48:42.353<br />
:33 אירוע 42.......................................................................................... UT 20:53:50.897<br />
47..................................................<br />
51.......................................................................2800[Ckm]<br />
51.......................................................................4300[Ckm]<br />
51.........................................<br />
53....2800 [CKm]<br />
53...................................................................<br />
:28<br />
36 ואיור37<br />
:38<br />
:39<br />
1
איור 46: אירוע ההתפרקות הראשון...........................................................................................56<br />
איור 47: ההתפרקות השנייה כפי שנקלטה בעדשת המצלמה<br />
57.........................................................<br />
טבלאות<br />
טבלא 1: תהליכי הפרדת מטענים בענן סופת רעמים באמצעות טעינה לא מושרה............................... 4<br />
טבלא 2: הגבהת מצלמה נדרשת מעל האופק ע"פ טווח לסופה.......................................................<br />
טבלא 3: הכיוונים בהם צריך לצפות לעבר סופות במרחק 300 ק"מ מכל נקודת תצפית.....................<br />
טבלא 4: מספר השדונים שנצפו בלילה מת"א ומצפה רמון במהלך<br />
טבלא 5: מספר השדונים שנצפו בלילה מירושלים<br />
טבלא 6: סטטיסטיקת הבזקי אור חולפים שנצפו מת"א ומצפה רמון<br />
טבלא 7: סטטיסטיקת הבזקי אור חולפים שנצפו מירושלים<br />
טבלא8 ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא9 ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא10 : ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא11 : ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא12 ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא13 ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא14 ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא15 ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא16 : ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא17 : ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא18 ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא19 : ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
טבלא20 פרמטרים סינופטיים נבדקים<br />
טבלא 21: תוצאות איכון הטווחים לאירועי השדונים<br />
טבלא ערכי הרדיוס המרביים שהתקבלו עבור מומנט מטען<br />
טבלא ערכי הסף של שדה חשמלי לעירור חנקן שהתקבלו עבור מומנט מטען<br />
טבלא ערכי הרדיוס המרביים שהתקבלו עבור מומנט מטען<br />
טבלא ערכי הסף של שדה חשמלי לעירור חנקן שהתקבלו עבור מומנט מטען<br />
טבלא ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
19<br />
20<br />
25 .................................... . 2007/8<br />
25 ........................................................... . 2007/8<br />
26 ............................................<br />
26 ........................................................<br />
27 .................................................................................4/10/07<br />
28 ............................................................................... 19/11/07<br />
29 ...............................................................................4/12/07<br />
30 ...............................................................................5/12/07<br />
31 ............................................................................8-9/12/07<br />
32 .............................................................................12/12/07<br />
33 .............................................................................15/12/07<br />
34 ................................................................................ 1/1/08<br />
35 ...............................................................................25/1/08<br />
36 ...............................................................................28/1/08<br />
37 .............................................................................12/12/08<br />
38 ...............................................................................8/05/08<br />
39 ................................................................2007/8<br />
43 ...................................................................<br />
50 .................................2800 [Ckm]<br />
50 ........ 2800 [CKm]<br />
52 .................................4300 [Ckm]<br />
52 .......... 4300 [Ckm]<br />
55 .............................................................................. 28/4/08<br />
:<br />
:<br />
:<br />
:<br />
:<br />
: סיכום<br />
:<br />
:<br />
:22<br />
:23<br />
:24<br />
:25<br />
:26<br />
2
1 הקדמה<br />
1.1<br />
מטרות המחקר<br />
מחקר זה ייבחן את הופעת האלמנטים במרחב של שדון מסוג "עמודה" ואת התנאים הסינופטיים אשר<br />
גרמו להיווצרות סופות הרעמים שהיוו מקור לשדונים.<br />
התצפיות על סופות רעמים חורפיות יבוצעו משתי נקודות, מהאוניברסיטה העברית ומאוניברסיטת ת"א<br />
(תצפית ממצפה רמון תבוצע בהתאם לדרישה). תצפיות מתואמות מראש, עם דיוק גיאומטרי יאפשרו<br />
שיחזור ובנייה של תמונה תלת ממדית. התצפיות יבוצעו מאתרים שונים כתלות בתחזית מזג האוויר<br />
והגיאומטריה של הסופות הקרבות לחופי הארץ ובהתחשב בשדה ראייה נקי של האטמוספרה העליונה.<br />
במקרה שהגשמת המטרה העיקרית של העבודה תהה בלתי-אפשרית מחוסר תצפיות מספקות, חקר<br />
היווצרות הבזקי אור חולפים מעל סופות רעמים אשר מקורן באפיקי ים סוף פעילים/מערכות מזג אוויר<br />
באזור מזרח ירדן ומערב עיראק תוצע כשאלת מחקר משנית.<br />
בפועל, המטרה העיקרית כן הוגשמה, ולכן תצפיות קרקעיות בודדות מירושלים על סופות רעמים<br />
המתרחשות מעל אזור מזרח ירדן ומערב עיראק מוצגות כאן, לא כתשובה מלאה לשאלת מחקר אלא<br />
כתוצאות נוספות ראשוניות.<br />
על מנת להשיג את מטרת המחקר הוקמה תשתית טכנית הכוללת ציוד אלקטרוני/אופטי.<br />
יושמו שיטות עבודה הנשענות על ניסיון העבר, ההתמקצעות, הלקחים שהופקו, והמידע שנאסף<br />
במסגרת המחקרים הקודמים שבוצעו ע"י אוניברסיטת תל אביב והאוניברסיטה הפתוחה בתחום של<br />
חקר הבזקי אור חולפים<br />
.[Ganot et al., 2007]<br />
1.2<br />
טעינה חשמלית בענן סופת רעמים<br />
המודל הרווח כיום בעולם לגבי טעינה חשמלית בענן סופת רעמים מתבסס על "טעינה לא מושרה"<br />
. (non-inductive charging)<br />
על פי מודל זה נוצרת הפרדת מטענים (ראה/י טבלה מס' 1) בענן ע"י<br />
התנגשות בין חלקיקי "גראופל" (תלכיד חלקיקי קרח - ברד כפורי - חלקיקים כבדים) לבין חלקיקי קרח<br />
(חלקיקים קלים) באזור בו קיימים מים מקוררים ביתר- אזור המוגדר כאזור טעינה חשמלית בסופת<br />
רעמים.<br />
אפקט תרמו-<br />
אלקטרי<br />
[Pruppacher, 2000]<br />
מגע בין שתי טיפות בעלות טמפרטורה שונה עשוי לגרום<br />
לגרדיאנט טמפרטורה לאורך חלקיק. גרדיאנט הטמפרטורה<br />
גורם לגרדיאנט יוני ולשדה חשמלי<br />
במקרה של ברד העצמים הגדולים יטו לקפוא, ואילו<br />
העצמים הקטנים יינטו להיות בפאזה נוזלית. מגע בין שני<br />
סוגי עצמים אלו ימסור מטען שלילי לחלקיק הגדול ואילו<br />
לחלקיק הקטן מטען חיובי. כוח הכבידה יעזור בהפרדת<br />
המטענים.<br />
.<br />
3
אפקט פוטנציאל<br />
המגע<br />
[Pruppacher, 2000]<br />
פוטנציאל המשטח החשמלי של שני חלקיקים נוטה להיות<br />
שונה. אם שני חלקיקים בעלי פוטנציאל שונה מתנגשים,<br />
הציפייה היא שתהיה העברת מטענים בין המטענים על מנת<br />
ליצור איזון פוטנציאלי. כבר נצפה בעבר שמגע פוטנציאלי<br />
ירד עם תהליך של כיסוי בכפור("riming"), ושהפוטנציאל<br />
נהפך יותר שלילי עם ירידת הטמפרטורה עד בערך<br />
.ההתנגשות בין חלקיקי הקרח ל"גרואפל" תגרום לחלקיק<br />
הכפורי להיות טעון במטען שלילי ואילו חלקיק הקרח<br />
להיות טעון במטען חיובי.<br />
אפקט "וורקמן"<br />
"ריינולדס<br />
–<br />
"<br />
-20°C<br />
קפיאה של תמיסה מימית גורמת להפרש פוטנציאלים בין<br />
הקרח לתמיסה. אם תהליך הקפיאה מופרע והנוזל מוצא<br />
ע"י התנגשות), אזי הבדל בקוטביות מטענים יוצר בין<br />
הקרח לטיפת הנוזל. סימן המטען תלוי בסוג היון, עבור<br />
+<br />
NH 4 הקרח יטען במטען חיובי, עבור<br />
במטען שלילי.<br />
)<br />
- Cl יטען הקרח<br />
[Pruppacher, 2000]<br />
טבלא<br />
1: תהליכי הפרדת מטענים בענן סופת רעמים באמצעות טעינה לא מושרה.<br />
באמצעות תהליך של הפרדת מטענים בענן מקבלים מבנה אופייני של תא חשמלי עם קוטביות חיוביות<br />
ושלילית. מדידות שבוצעו בעזרת הפרחת בלונים עם חיישנים לתוך ענני סערה מסוג MCS (ראה/י איור<br />
מס' 1) al.,1998] [Stolzenburg et הראו כי באזור הזרמים האנכיים העולים קיים מבנה המחולק<br />
לארבעה אזורי מטען בעלי קוטביות משתנה כאשר בחלק הכי תחתון ישנו אזור מטען חיובי, ובחלק<br />
העליון יש מטען שלילי, מחוץ לאזור הזרמים האנכיים העולים נמדדו שישה אזורי מטען כשבחלק הכי<br />
תחתון קיים אזור מטען חיובי.<br />
4
איור 1: מודל קונספטואלי (המבוסס על מדידות) של המבנה החשמלי באזור הזרמים<br />
בעננות קונווקטבית מסוג MCS<br />
האנכים העולים<br />
.[Stolzenburg et al.,1998]<br />
קיימים שני סוגי ברקים: ברקים המעבירים מטען מהענן לקרקע (ראה/י איור מס'<br />
וברקים 2),<br />
המעבירים מטען בתוך הענן עצמו או מענן לענן. קוטביות הברקים מסומנת ע"י סימן חיובי או שלילי<br />
והיא מציינת את כיוון זרימת האלקטרונים. התפרקות חשמלית של ברק באוויר תתרחש באזור בו ערך<br />
השדה החשמלי יהיה מספיק גדול לפריצה (באוויר נקי כ- 3 מיליון וולט) [יאיר וזיו 1993]. הברק יעדיף<br />
להתקדם באזור בו גרדיאנט השדה החשמלי הוא מקסימלי.<br />
איור 2: התפרקות ברקים מהענן לקרקע מסוגי ענני סופת רעמים<br />
.[Williams and Yair, 2006]<br />
1.3 סופות רעמים בישראל ובמזרח הים התיכון<br />
עיקר הפעילות החשמלית בישראל ובמזרח הים התיכון היא בעונת החורף<br />
.[Altaratz, 2003]<br />
עונת החורף מתאפיינת בעיקרה ע"י מצב סינופטי של שקעים קפריסאים (ראה/י איור מס' 3) אשר נעים<br />
לאורך החלק הצפון מזרחי של הים התיכון. מרבית סופות הרעמים נוצרות בחזית הקרה כתוצאה<br />
מתהליך שפעול שעוברות מסות אוויר קרות אשר מקורן באירופה עם מפגשן עם מי הים התיכון החמים<br />
הגורמים להגברת הלחות וחוסר היציבות כתוצאה מחום מוחשי הנפלט ע"י הים. התפתחות מסות<br />
האוויר מושפעות מגזירת רוח התלויה מעוצמתו וממיקומו היחסי של זרם הסילון .[Shay-El,1991]<br />
לרוב העננים אשר מייצרים את הברקים במצב הסינופטי אשר תואר לעיל' הם מסוג קומולונימבוס,<br />
5
בעלי טמפרטורת בסיס ענן<br />
5°C<br />
וממדים אנכיים של 6<br />
"מ - ק 8<br />
העננות יכולה להתנשא לרום 38000 [אירוע מיני טורנדו בצפון:<br />
al.,1998] .[Yair et במקרים חריגים<br />
.[http://www.mezegavir.net<br />
סופות הרעמים המתרחשות ביפן al.,1996] [Kobayashi et המסווגות במצב סינופטי של סופות רעמים<br />
שמקורן בחזיתות קרות, דומות לאלו המתרחשות באזור מזרח הים התיכון: מסות אוויר קרות שמקורן<br />
מסיביר הנעות מעל מי ים חמים ומתפתחות<br />
לענני Cb<br />
Cumulonimbus) (Cb- בעלי מימד אנכיים של<br />
-5<br />
ק 7<br />
"מ בתוך שטח סטרטיפורמי נרחב<br />
8000) קמ"ר -<br />
40000 קמ"ר). שטח נרחב זה מאפשר צבירת כמות<br />
מטען חיובי אשר תאפשר היווצרות שדונים al.,2006] [Suzuki et כתוצאה מהתפרקות ברק חיובית.<br />
עובדה זו עודדה לבצע את מחקר שדוני החורף גם באזור מזרח הים התיכון al.,2007] .[Ganot et<br />
סופות רעמים בתקופת החורף שונות מסופות רעמים בעונת הקיץ בעיקר מבחינת ההתפתחות הדינמית<br />
שלהן ובגובהן. סופות החורף כפי שצוין לעיל, מתפתחות באזורים יותר קרים, עוצמת הזרמים האנכיים<br />
שלהם יותר חלשה, ופסגות העננים יותר נמוכות<br />
.[Williams and Yair 2006]<br />
בארץ לא מתרחשות סופות רעמים בקיץ למעט מקרים חריגים [אירוע סופות רעמים בצפון<br />
-<br />
20/8/2006<br />
.(4<br />
.[http://www.mezegavir.net/read.php?id=433 בעונות המעבר (סתיו ואביב) מתפתחות בארץ סופות<br />
רעמים בעלות אופי קיצי (אירוע אפיק ים סוף פעיל). התנאים הסינופטיים המובילים להתפתחות<br />
ערמתית מסוג זה מקורה באפיק לחץ נמוך בקרקע המשתרע מאזור הים האדום צפונה (ראה/י איור מס'<br />
זרימת האוויר ברום הנמוך היא מזרחית יבשה בעל אופי לא יציב, וברום הבינוני והגבוה ממקורות<br />
טרופיים עם יציבות מותנית. העננות המתפתחת באירועים מסוג היא לעיתים מסוג<br />
Cumulonimbus) ,(AC – Alto המאופיינת ע"י פעילות ברקים אינטנסיבית,גשם, וברד כבד<br />
.[al.,1998 העובדה שסופות בעונות המעבר העשויות להגיע לממדי סערות מסוג<br />
AC – Castellanus<br />
Yair et ]<br />
Dayan et ] MCS<br />
[al.,2001<br />
ולפסגות של 15 ק"מ, מעודדות ביצוע מחקר הבזקי אור חולפים מעל סערות אלו היות ועיקר<br />
המחקר בתחום זה בעולם בוצע מעל סערות מסוג זה Yair,2006] .[Williams and<br />
איור 3: מצב סינופטי - שקע קפריסאי (מימין)<br />
איור 4: מצב סינופטי - אפיק ים סוף (משמאל)<br />
.[Altaratz, 2003]<br />
.[Altaratz, 2003]<br />
6
1.4 הבזקי אור חולפים<br />
הבזקי אור חולפים<br />
TLE's) ( transient luminous events – הינם התפרקויות חשמליות מהירות<br />
המתרחשות ברום האטמוספרה מעל סופות רעמים (ראה/י איור מס'<br />
.(5<br />
איור 5: הבזקי אור חולפים מעל סופות רעמים: שדונים/פיות<br />
כחולים<br />
Sprites) ,Elves ,(Red סילונים<br />
.[ http://www.eurekalert.org/features/kids/images/esakids101305_1.jpg] (Blue Jets<br />
Red Sprites<br />
1.4.1 שדונים/פיות –<br />
השדונים – "ספרייטים", נקראים על שמם של הרוחות החולפות במחזותיו של שייקספיר והינם<br />
התפרקויות חשמליות מהירות (מספר מילי-שניות עד עשרות מילי-שניות) המתרחשות ברום שבין<br />
40 ל-<br />
90 ק"מ.<br />
נחזו לראשונה תיאורטית<br />
1925 ב-<br />
כתוצאה מהענן יעבור את סף הפריצה החשמלית" (ראה/י איור מס'<br />
,(6<br />
[1925 :[Wilson, "יהיה גובה אשר בו כוח השדה החשמלי<br />
ונצפו לראשונה בטעות ב-1989<br />
(ראה/י איור מס' 7). המנגנון המקובל קיום ליצירת שדונים הינו: עירור של מולקולות חנקן ע"י חימום<br />
וינון כתוצאה משדה חשמלי קווזי-סטטי שנוצר מעל סופת רעמים<br />
כתוצאה מהסרת מטען חיובי מהענן<br />
אל הקרקע ע"י התפרקות ברק חיובי רב עוצמה [Boccippio,1995] , כשהשדונים נוצרים מעל הברק<br />
שיצר אותם או<br />
בהסטה ממנו של עד כ- 50 ק"מ<br />
] al.,2003 .[ S˜ao Sabbasa et באיור מס' 8<br />
[Pasko,2007] מתואר תהליך יצירת השדונים: לפני התפרקות הברק החיובי - השדות החשמליים<br />
הנוצרים בסופת הרעמים ממוסכים ע"י מטען הנמצא מעל פסגת הענן .[Rycroft,2006] המטען הממסך<br />
הוא תוצא של גרדיאנט של המוליכות האנכית המוגבלת של האטמוספרה. מכיוון שיש מיסוך לא<br />
חודרים שדות חשמליים למזוספרה. לאחר התפרקות הברק החיובי (כמילישנייה עד עשר מילישניות<br />
לאחר הסרה מהירה של מטען חיובי מהענן לקרקע) - ברגע שנמסר המטען החיובי מהענן אל הקרקע,<br />
7
המטען הנותר בעל הסימן השלילי יוצר שדה חשמלי אלקטרוסטאטי בכל הגבהים מעל הסערה אשר<br />
נמשך<br />
τ σ<br />
= ε / σ<br />
0<br />
(כאשר σ מוגדר כמוליכות הסביבה ו-<br />
εכפרמטיביות 0 של הסביבה). השדה אשר<br />
נמצא בגבהים השונים מחמם את אלקטרוני הסביבה וגורם לינון ועירור של מולקולות החנקן.<br />
אחת הסוגיות הבעייתיות ביצירת שדונים היא בהגדרת הסף הכמותי ליצירת שדונים. זרם שיא הוא<br />
אמצעי חלש לחיזוי<br />
יצירת שונים ,[Lyons,2006] לעומת זאת גודל מומנט המטען הוא כלי כמותי יותר<br />
מדויק להערכת סף ליצירת שדונים. מחקר STEPS 2000<br />
הראה כי עבור מומנט מטען של<br />
600 [Ckm]<br />
סיכוי היצירה של שדונים היה , 10% וכשמומנט המטען התקרב ל- [Ckm] 1000, סיכוי היצירה עמד על<br />
.[Lyons,2006] 90% Hiraki ו-<br />
[2006] Fukanishi טענו כי ערך הסף שהוגדר ליצירת שדונים<br />
100<br />
[Ckm] הוא נמוך מדי, היות ויש גורמים נוספים שלוקחים חלק בתהליך: משך ההתפרקות החשמלית,<br />
וצפיפות האלקטרונים במזוספרה. בעזרת המודל שפיתחו הם מצאו כי במצב בו המוליכות גדולה ומשך<br />
ההתפרקות הוא ארוך ערך הסף הופך להיות נוקשה:<br />
. ~ 400 – 600 [Ckm]<br />
איור 6: התנהגות השדה החשמלי מעל סופת רעמים (איור ימני) מתאר גרפית כיצד השדה החשמלי<br />
הנוצר מעל הענן עובר את סף הפריצה החשמלי ) K E)<br />
איור 7: הצילום הראשון של ספרייט (איור שמאלי)<br />
(E)<br />
.[Pasko, 2007]<br />
.[http://www.spritesandjets.com]<br />
איור 8: מנגנון יצירת שדונים<br />
.[Pasko, 2007]<br />
8
עוצמת ההארה של שדונים מגיע ל ,Mega Rayleighs – MR) 1MR מגה ריילי – יחידות של שטף<br />
הארה. הקשר בין היחידות בריילי-l<br />
L=l×10 10 /4π<br />
כש)<br />
לקרינה – L [פוטונים למטר רבוע לשנייה לסטרדיאן]:<br />
במקרים חריגים העריכו כי עוצמת ההארה עשוי להגיע אפילו ל- 10-30MR<br />
.[Lyons,2006] צבע השדונים הוא אדום וכחול (ראה/י איור מס' 9) כתוצאה מפליטה של רמות החנקן:<br />
1PN(צבע 2 אדום – ראה/י איור מס'<br />
,(10 2 2PN (צבע כחול) , 2 (צבע כחול) , 2 + N LBH N 1N (פליטה<br />
באולטרה סגול הרחוק) Mende,2006] .[Pasko,2007; השוני בצבע השדון נובע מדרגות עירור שונות<br />
בכל רום.<br />
איור 9: הצילום הצבעוני הראשון של שדונים, צולם ממטוס בשנת (תמונה<br />
שמאלית)[http://www.spritesandjets.com].<br />
איור 10: ספקטרום הפליטה מהרמות הראשונות של חנקן כפי שנמדד לראשונה ב-1995 (תמונה<br />
ימנית)<br />
1994<br />
.[Hampton et al.,1996]<br />
איור 11: מבנה השדון מחולק לשלושה אזורים, אשר נקבעים ע"י קשר בין זמנים האחראים על<br />
תהליכים כימיים/חשמליים ביצירת המבנה של השדון .[Pasko,2007]<br />
9
צורות הופעתם של השדונים הינה: צורת מלאך/מדוזה, גזרים, עמודות וצורות לא מוגדרות.<br />
[1997] Pasko העלה אפשרות שהופעתם של שדונים והמבנה המרחבי שלהם ייתכן ומושפע מקיום<br />
אפשרי של גלי גרביטציה אשר נוצרים מעל סופת רעמים מסוג Meso-scale Convective ) MCC<br />
.(Complex<br />
גלי הגרביטציה נוצרים כתוצאה מפעילות קונווקטיבית חודרת המשפיעה על הרום הגבוה.<br />
חוסר אחידות בצפיפות ברום הנובע מגלי גרביטציה עשוי להסביר מדוע השדונים מופיעים במבנה<br />
מרחבי מסוים.<br />
[2007] Pasko הציע כי מבנה השדון מחולק לשלושה אזורים ע"פ הרום (ראה/י איור מס'<br />
11): אזור<br />
שמעל 85 ק"מ – אזור של נוגה מפוזר (אזור של התפרקות "טאונסנד"), אזור בין רום 85 ק"מ לרום<br />
75<br />
ק"מ – אזור מעבר, אזור שמתחת ל- 75 ק"מ – אזור הענפים (קנוקנות). צורת המבנה המיוחד נקבעת<br />
ע"י יחס בין שלושה זמנים: זמן הצימוד הדיסוציאטיבי<br />
הדיאלקטרי<br />
לענף. באיור מס'<br />
τ<br />
a<br />
=<br />
1/(<br />
ν<br />
a<br />
−ν<br />
i<br />
) max<br />
-<br />
, τ σ<br />
= ε / σ<br />
0<br />
וסקלת הזמן t s בה כל אלקטרון עובר תהליך מפולת<br />
זמן הרלקסציה<br />
(Avalanche)<br />
והופך<br />
12 ניתן לראות צילום מהיר של התפתחות השדון מהרום הגבוה (אזור עליון בעל נוגה<br />
מפוזר) כלפי מטה לרום הנמוך (אזור הענפים), דרך אזור המעבר.<br />
מחקר שבוצע בצרפת al.,2006] [van der Velde et הראה על בסיס תצפיות ומדידות בתחום האל"מ כי<br />
קיימת אפשרות לקשר בין צורות השדונים (עמודות וגזרים) למשך ההתפרקות החשמלית וזרם השיא.<br />
מהמחקר עלו הדברים הבאים:<br />
•<br />
לכל צורה (גזרים ועמודות) התקבל מאפיין שונה בברקים מן הענן לקרקע ובתוך הענן, כפי<br />
שנצפה בתדרי ה- VHF וה- . ELF/VLF<br />
שדונים מסוג עמודה נוצרו ע"י ברק חיובי מהענן לקרקע בעל זרם שיא יחסית גבוה עם השהייה<br />
נמוכה בין הברק לשדון (בממוצע 12 מילישניות ביחס לתחילת זמן האינטגרציה של פריים<br />
הוידיאו של 20 מילישניות). הגזרים, בניגוד לעמודות נוצרו ע"י זרמי שיא חלשים עם זמן<br />
השהייה יותר גדול בין הברק לשדון<br />
(20 ל 200 מילישניות).<br />
לא נמצא קשר בין מספר העמודות לזרם השיא, בניגוד למחקר שבוצע ע"י<br />
[2004]Adachi et al.,<br />
שהראה קשר בין זרם שיא (פרופורציונאלי לפעימת האל"מ) למספר העמודות וקשר בין אורך<br />
העמודות למומנט המטען.<br />
שדונים מסוג עמודה מקושרים/אם בכלל לא לברקים בתוך הענן, ואילו גזרים מקושרים עם<br />
פליטות של פעילות ברקים בתוך הענן.<br />
מקורות VHF נמדדו עבור גזרים, כ- 25 עד 75 מילישניות לפני הברק היוצר החיובי (מהענן<br />
לקרקע).<br />
עבור שני המקרים נמדדו רכבות גלים (Sferics) בתחומי ה- ELF/VLF אחרי הברק היוצר<br />
החיובי (מהענן לקרקע). פעילות רכבות הגלים עבור עמודות הייתה "קצרת-חיים" (קטנה מ- 30<br />
מילישניות), ועבור גזרים "ארוכת חיים" (45 עד<br />
250 מילישניות).<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
10
ממחקר שדונים שבוצע בארץ בשנים<br />
[Ganot et al., 2007] 2006/7<br />
עולה כי מבנה השדונים אשר נחקר<br />
בארץ דומה למבנה השדונים ביפן. מבחינת שכיחות הופעת הצורות קיים הבדל כלשהו בין צורות<br />
השדונים שמופיעים בארץ בעונת החורף לאלו שבאזור יפן. שדון מסוג עמודה היא הצורה הנפוצה ביותר<br />
בחורף באזור יפן כאשר באחוז גבוה מן האירועים מופיע אלמנט בודד ובאחוז נמוך מופיעים מספר<br />
אלמנטים. בתוצאות שהושגו מהמחקר בארץ עולה כי באזור מזרח הים התיכון אירועים של צביר<br />
עמודות וצביר גזרים הופיע כמעט באותם אחוזים בעונת החורף, כאשר באירועי עמודות הופיע בארץ<br />
מספר רב יותר של אלמנטים לעומת יפן.<br />
איור<br />
12: צילום מהיר של התפתחות שדונים מלמעלה כלפי מטה בצורת ענפים [2007 .[Pasko,<br />
השדון ה"ישראלי" הראשון נצפה ע"י האסטרונאוט אל"מ אילן רמון ז"ל ממעבורת החלל קולומביה<br />
כחלק מפרויקט MEIDEX הישראלי [2004 al., .[Yair et השדון הראשון שנצפה מהקרקע בישראל<br />
היה ע"י צוות אילן [2007 al., .[Ganot et<br />
11
Blue Jet<br />
1.4.2 סילון כחול –<br />
אישור קיומם לראשונה היה מתצפית ממטוס ב- 1994. הסילון הכחול הינו התפרקות חשמלית המגיחה<br />
מפסגת הענן במהירות של<br />
200 ק"מ/שניה,<br />
עוצמת ההארה היא עד כ- 1000KR<br />
ועשויה להתנשא לרום של 30-40 ק"מ (ראה/י איור מס'<br />
.(13<br />
.[Lyons,2006]<br />
איור<br />
13: סילון כחול מגיח מפסגת סופת רעמים .[http://www.spritesandjets.com]<br />
al., [1998] Wescott et דן במאמרו בשני רעיונות אפשריים לסיבת היווצרותם של סילונים כחולים<br />
ומשווה אותם לתוצאות תצפיות:<br />
•<br />
מנגנון של ענפים חיוביים streamers) (Positive<br />
ע -<br />
במטען חיובי בפסגתו ומטען שלילי בבסיסו, כאשר נתזי קרח קלים<br />
"פ המודל המוצע בשיטה זו הענן טעון<br />
(Ice - Splinters)<br />
מעלה, וחלקיקי ברד כבדים נמשכים כלפי מטה בגלל גרביטציה. על מנת ליצור ענף חיובי,<br />
נעים כלפי<br />
המטענים החיוביים מרוכזים באזור דמויי צלחת בפסגת תא הסערה כאשר מתקיים ש- < E<br />
E C לאורך מרחק שבין<br />
0.1 ל 1 ק"מ<br />
) כאשר E הוא השדה החשמלי ו- E C הוא השדה החשמלי<br />
לפריצה). השדה החשמלי בתוך הסילון איננו אפס וזרם תמיד זורם דרכו. הסילון נוצר במהלך<br />
שלב האגירה בזמן הטעינה החשמלית, כך שאין צורך בהזזה של כמויות מטען גדולות. הסילון<br />
נעצר בגובה בו זמן הרלקסציה<br />
τשל אטמוספרת הסביבה, כאשר<br />
τ = ε /<br />
S 0<br />
σ S<br />
בתוך גוף הענף כמעט שווה לזמן הרלקסציה<br />
εהיא 0 מוליכות הסביבה ו-<br />
σהיא S המוליכות החשמלית<br />
בתוך גוף הענף. בגובה זה, כל הזרמים בתעלה הנוצרים ע"י הענף יכולים להיות מסופקים ע"י<br />
שטף של יונים אטמוספריים, כש- E בקצה לא מוגדל בגלל שהמוליכות האטמוספרית מקיימת<br />
σ. = σ S עוצמת הבהירות האופטית מגיעה לשיא לאחר 200 מילישניות. רעיון זה אינו מסתדר<br />
עם תוצאות תצפיות שהראו ששיא הבהירות הוא מקסימאלי כאשר הסילון מגיח מפסגת הסדן.<br />
12
הסבר אפשריים לחוסר ההתאמה: השפעה של פיזור ריילי, בליעה בתוך האטמוספרה, זמני<br />
הקטנת פליטה<br />
של חנקן.<br />
(Quenching)<br />
מנגנון ענפים שליליים streamers) (Negative<br />
ע –<br />
ויחסי אחוזים בין הצבעים מרמות הפליטות הראשונות והשניות<br />
"פ מודל זה, הסילון נוצר ע"י ענף שלילי: גל<br />
מיונן של צימוד נשלט, הנע כלפי מעלה דרך מפולת אלקטרונים (Avalanche) בחזית גל בעיקר<br />
בגלל שדה חשמלי אנכי קווזי סטטי המכוון כלפי מטה הנוצר ע"י הסרת מטען גדול<br />
,( > 100C)<br />
ע"י התפרקות בגובה גבוה בתוך הענן או ע"י ברק חיובי מהענן לקרקע בעל זמן התפרקות ארוך.<br />
גם במודל זה יש חוסר התאמה לתצפיות היות ולא נמצא קשר בין הופעת הסילון להתפרקות<br />
ברק חיובי ואו התפרקות בתוך הענן עצמו (לפי התיאוריה הסילון אמור להופיע כ- 100<br />
מילישניות לאחר ההארה בענן).<br />
•<br />
שני המנגנונים שהוצעו מסבירים חלקית את התופעה.<br />
Wescott et al.,<br />
[2001] סיכם את תוצאות<br />
המדידות מסילונים כחולים: עוצמת הבהירות של הצבע הכחול הנראה בסילון כחול אשר נצפה הגיעה<br />
לפחות ל- 6.76, MR מקור הסילון הכחול בענף ,(streamer) סטרטרים של סילון כחול ובהתאמה<br />
סילונים כחולים פולטים חלק קטן מהאור הנפלט מהרמה<br />
+<br />
1N N 2 באורך גל של 427.8 מיקרומטר –<br />
עובדה המעידה על כך שהם מיוננים באופן חלקי, סילונים כחולים אינם משויכים לסוג מסוים של ברק<br />
הפורק מטען מהענן לקרקע אך הם נוטים להופיע מעל אזורים בסופת הרעמים בהם יש פעילות ברקים<br />
שלילית מהענן אל הקרקע, סילונים כחולים מופיעים מעל אזור אוקיאניים טרופיים ולא רק באזורים<br />
מעל היבשה בהם יש ירידה של ברד גדול.<br />
[2008] Krehbiel<br />
הציע מנגנון יצירה ע"פ מודל שפיתח המבוסס על מדידות במהלך פרויקט .STEPS<br />
ע"פ המודל המקור לסילון הוא התפרקות חשמלית בין המטען הנמצא בחלק העליון של הסערה לבין<br />
המטען הממסך אשר נמצא מעל פסגת הענן. ההערכה היא שהסילון מתרחש לאחר כ- 5 עד 10 שניות או<br />
בזמן קצר יותר, כתוצאה מחוסר איזון במטען הסערה, בגלל פריקת ברק בתוך הענן או מהענן לקרקע.<br />
תוצאות המודל נתמכות בתוצאות מתצפית .STEPS<br />
המודל של [2008] Krehbiel דומה ברעיון למודל הענף שלילי" מבחינת התערבות התפרקויות ברקים<br />
בענן או מהענן לקרקע אשר גורמות ליצירת הסילון אך כמקור לחוסר איזון בין מטענים. ע"פ מאמרו<br />
הסילון עצמו מקורו ב"ענף חיובי". ייתכן ושילוב שני הרעיונות שהוצגו (כפי שנראה במודל לעיל')<br />
עשויים להסביר את התופעה בצורה יותר נהירה.<br />
13
2 שימוש בכלי חיזוי מטאורולוגיים<br />
בכדי לבצע תצפיות לילה נדרשת תחזית מעודכנת על סופות רעמים בקרבת ישראל. התחזית מתחלקת<br />
לשני סוגים:<br />
תחזית לטווח ארוך (2 3 - ימים קדימה): מתקבלת באמצעות החזאי השותף למחקר ד"ר ברוך<br />
זיו אשר מתריע על פוטנציאל לסופות רעמים מספר ימים מראש על בסיס מודלים לחיזוי כגון:<br />
•<br />
[ http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsavneur.html] GFS המספק נתונים על מוקדי<br />
קונבקציה תוך אימות מול מודל ברקנל, נעשה גם שימוש במודל לחיזוי לטווח קרוב יותר<br />
.[http://www.ecmwf.int] ECMWF<br />
•<br />
תחזית לטווח הקצר: מתקבלת באמצעות שימוש במידע עדכני הקיים ברשת.<br />
בעונת החורף יכולת החיזוי לטווח ארוך (2 3 - ימים קדימה) מהווה מרכיב חשוב בתכנון תצפיות<br />
משותפות ממספר אתרים, היות ואמינותה בעונה זו היא גבוהה יחסית לעונות מעבר ונובעת מהאופי<br />
המחזורי של גלי הרום וקצב התפתחות השקעים בים התיכון. בעונות המעבר אי-היציבות באזורנו היא<br />
רבה וקשה לחיזוי מראש כתוצאה משילוב של מספר גורמים סינופטיים: פעילות קונווקטיבית בשעות<br />
אחה"צ, נוכחות זרם סילון, וכד'<br />
.<br />
בחינה של מז"א באזורינו בכל יום בעזרת האתרים הבאים:<br />
על מנת לפצות על אי הוודאות הקיימת בחיזוי מזג האוויר, מתבצעת<br />
2.1<br />
אתר צוות המחקר "אילן"<br />
באתר על שם אל"מ אילן רמון ז"ל<br />
מטאורולוגיים עדכניים ממקורות שונים:<br />
http://geophysics.tau.ac.il/personal/ILAN -<br />
ניתן למצוא נתונים<br />
מפות לחץ משולבות קרקע וברום מהן ניתן ללמוד בטווח הקצר על פוטנציאל אפשרי לסופות<br />
רעמים.<br />
נתוני ZEUS<br />
(ראה/י סעיף<br />
(4.2.12<br />
- חיישן ברקים המספק מידע לגבי ברקים ברחבי אירופה<br />
•<br />
•<br />
והים התיכון (חלק מפרויקט<br />
flash לחיזוי שיטפונות<br />
(http://flash-eu.tau.ac.il/index.php -<br />
ממוקם באתונה-יוון.<br />
תמונת לווין EUMETSAT (ראה/י סעיף<br />
4.2) – תמונה מלווין גיאו-סטציונרי כל שלוש שעות.<br />
•<br />
באתר הבית - http://www.eumetsat.int/Home/index.htm ניתן לקבל תמונות לווין בערוצים<br />
שונים (אורכי גל שונים) ובפרקי זמן יותר קצרים.<br />
• ניתוחי מפות לווין (ראה/י סעיף 4.2) של טייסת מזג האוויר מספר 21 של חיל האוויר<br />
האמריקאי (חא"א) .[http://ows.public.sembach.af.mil] מניתוחי מפות הלווין ניתן לדעת<br />
מהו מצב הלחץ בקרקע , ואזהרות בנוגע לבטיחות הטיסה הקשורות לתחזית אפשרית למיקום<br />
סופות רעמים.<br />
נתוני חיישן Boltek חיישן ברקים המספק מידע לגבי כיוון וטווח של ברקים ממיקומו<br />
(אוניברסיטת ת"א).<br />
•<br />
14
2.2<br />
אתר השירות המטאורולוגי<br />
באתר זה- http://www.ims.gov.il ניתן לקבל: תחזית שמספק השירות המטאורולוגי בישראל, מפות<br />
לחץ ברום ובקרקע, תמונות מכ"ם גשם (ראה/י סעיף 4.2.3) אותם גם ניתן להשיג בעזרת רישוי מאתר<br />
שח"מ-מקורות (מספק תמונת מכ"ם עדכנית) ותמונות לווין.<br />
בנוסף לאמצעים שתוארו לעיל' קיים הידע האקדמי הנרכש במהלך לימוד מדעי האטמוספרה בקורסים<br />
כגון: מטאורולוגיה סינופטית, מערכות מזג האוויר של הרחבים הבינוניים תרמודינאמיקה של<br />
האטמוספרה, אשר הקנו את היכולת לזהות אזורים פוטנציאלים המאפשרים התפתחות עננות סופות<br />
רעמים באמצעות אלמנטים בסיסיים:<br />
מיקום נקודת הפיתול בגלי הרום מעל אזור לחץ נמוך בקרקע המהווה אזור לעליית אוויר.<br />
מפגש בין חזיתות (חמה וקרה) ותהליך סגירת שקע.<br />
מסלולי הסעת גושי אוויר מעל אזורים רווי לחות.<br />
נתוני רדיוסונדה המעידים על מצב היציבות באוויר.<br />
שימוש בטפיגרמה לזיהוי אי-יציבות.<br />
שימוש בתוכנת GRADS להפקת מפות סינופטיות.<br />
זיהוי אזורי עליית אוויר כתוצאה מהסעת ערבליות ובקדמת ראש זרם סילון.<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
15
3 שיטות וציוד מדידה<br />
3.1<br />
ציוד מדידה אופטי<br />
על מנת לצפות בהבזקי אור חולפים יש צורך לצפות מעל סופת הרעמים (ראה/י איור מס'<br />
.(14<br />
איור 14: כיצד להבחין בשדונים<br />
.[http://www.spritesandjets.com]<br />
איור 15: המצלמות אשר הופעלו מת"א ומצפה רמון (איור ימני).<br />
איור 16: המצלמה אשר הופעלה מירושלים (איור שמאלי).<br />
איור 17: מרחב התצפית בעונת החורף (מימין) [המפה הופקה בעזרת תוכנת .[MATLAB<br />
איור 18: מבט על - המכון למדעי כדור הארץ (משמאל). הנעץ מציין את מיקום נקודת התצפית מעל גג<br />
הבניין הדרומי. הופק בעזרת גוגל כדור הארץ<br />
.[http://www.google.co.il]<br />
16
לצורך המחקר נעשה שימוש במצלמות רגישות לאור על גבול התת-אדום (ראה/י איור מס'<br />
15 ומס' .(16<br />
על מנת ללמוד על המבנה המרחבי של שדונים מסוג עמודה ולטובת איסוף נתונים בוצעו תצפיות לילה<br />
ממספר נקודות בארץ (ראה/י איור מס' 17): המכון למדעי כדור הארץ בגבעת רם (ראה/י איור מס'<br />
- (18<br />
האוניברסיטה העברית בירושלים, הבניין לגיאופיסיקה ומדעיים פלנטאריים באוניברסיטת ת"א, ומצפה<br />
הכוכבים ע"ש וייז אשר נמצא על יד מצפה רמון.<br />
ציוד התצפית (ראה/י איור מס' 19) שהופעל מירושלים על גג המכון למדעי כדור הארץ הורכב מ:<br />
Garmin 18 LVC<br />
מחשב , P.C יחידת הכנסת זמן , KIWI OSD model 2 – GPS אנטנת - GPS<br />
GPS (ראה/י איור מס'<br />
,(20 כרטיס , CANOPUS ADVC55 – A/D מצלמה רגישה לאור מסוג –<br />
, WATEC 902U NTSC<br />
עדשה עם שדה ראייה של 30 מעלות<br />
HOUSING ,<br />
ומאוורר , כבלי וידאו ואספקת מתחים להפעלת הציוד, מקבע המצלמה, מצפן דיגיטאלי.<br />
למצלמה עם גוף חימום<br />
המחשב, יחידת הכנסת זמן GPS וכרטיס ה- A/D ממוקמים במעבדת זיהום האוויר אשר נמצאת בגג<br />
הבניין הדרומי. המצלמה בתוך ה- HOUSING מותקנת על מקבע<br />
וממוקמת על גג הבניין הדרומי .<br />
איור 19: אופן העברת אות הוידיאו מן המצלמה ואות ה- GPS למחשב.<br />
באיור מס' 19 מתואר מהלך אות הוידיאו מהמצלמה למחשב: אות הוידיאו היוצא מהמצלמה מועבר<br />
ליחידת הכנסת זמן ה- .GPS במקביל, אות GPS הנקלט ע"י האנטנה נכנס ליחידת הכנסת זמן ה-<br />
GPS על גבי אות הוידיאו מהמצלמה. אות הוידיאו עם זמן ה- GPS בתוך היחידה "מולבש" זמן .GPS<br />
מועבר לכרטיס A/D הממיר אות אנלוגי לאות דיגיטאלי. מכרטיס ה- A/D מועבר האות בצורה<br />
דיגיטאלית למחשב. מתחי הפעלה למצלמה, לגוף החימום ולמאוורר ב- ,HOUSING ואות הוידיאו<br />
מהמצלמה מועברים באמצעות כבל שרשורי אשר מגן על כבלי המתח והוידיאו מלחות ורטיבות. תפקיד<br />
17
גוף החימום והמאוורר ב- HOUSING לשמור על טמפרטורת עבודה, בכדי שלא ייווצרו אדים על חלון<br />
התצפית של ה- .HOUSING<br />
במחשב מותקנת תוכנת [http://sonotaco.com/] UFO Capture אשר באמצעותה מתבצע עיבוד<br />
התמונה. התוכנה מזהה הבזקים או תנועות בתמונה על פי הגדרות סף שונות (קובעות את רמת הרגישות<br />
לשינויים בתמונה) ושומרת את רגע השינוי כתמונה וכסרטון בזיכרון המחשב . הבחירה להשתמש בכבל<br />
firewire על מנת להעביר את אות הוידיאו הדיגיטאלי נבעה מהמלצת כותב תוכנת ה- UFO ובגלל שדרך<br />
תקשורת זו היא עדיפה מתקשורת הוידיאו הרגילה.<br />
הבחירה במצלמת WATEC 902U<br />
מסוג NTSC נבעה מהסיבות הבאות:<br />
המצלמה מדגם U הייתה המתקדמת ביותר במצאי הקיים בעת הרכישה. למצלמה זו יכולת שליטה<br />
ידנית על הגברה האור – דבר החשוב בשימוש בפילטרים על מנת לקבל תמונה מיטבית. בחירה בשיטת<br />
עבודה NTSC מאפשרת עיבוד וידיאו בקצב של 30 פריימים בשנייה המאפשר איסוף מידע רב יותר<br />
לשנייה. הבחירה בשיטה זו באה על חשבון רזולוציה יותר נמוכה מאשר בשיטת (25 PAL פריימים<br />
בשנייה). הבחירה בעדשה עם שדה ראייה של 30 מעלות נובעת מהרצון לכסות שטח מרבי בתצפית עקב<br />
השימוש במצלמה אחת במסגרת המחקר.<br />
הבחירה ביחידת הכנסת זמן מסוג KIWI-OSD model 2 היא על בסיס המלצת צוות "אילן" וכן בגלל<br />
שזה היה הדגם הכי עדכני בעת רכישת היחידה. אנטנת ה- GPS התואמת ליחידה הינה מסוג<br />
Garmin<br />
,18 LVC GPS<br />
והסיבה לקנייתה היא המלצת חברת KIWI על אנטנה מסוג זה.<br />
איור<br />
:20 אנטנת (Garmin 18 LVC) GPS<br />
.[http://www.garmin.com/products/gps18oem/spec.html]<br />
אספקת המתחים למצלמה לגוף החימום למאוורר וליחידת הכנסת זמן ה- GPS היא באמצעות שנאים<br />
של .12VDC את מקבע המצלמה ייצר מר יוסי שרר (המכון למדעי כדור הארץ) באמצעות הסבת בסיס<br />
מיקרוסקופ למקבע למצלמה. את החיווט החשמלי למערכת כולל הכנת כבל שרשורי המעביר אותות<br />
וידאו וחשמל ביצע כותב עבודה זו.<br />
18
ת(<br />
3.2<br />
ביצוע תצפית לילה<br />
שלב א' - התקנת ציוד התצפית<br />
המצלמה הותקנה על גג הבניין הדרומי בפינה המזרחית של הגג אם כיווני התצפית היו בעל רכיב מזרחי,<br />
או לחלופין בפינה המערבית אם כיווני התצפית היו בעלי רכיב מערבי. נפרס כבל שרשורי ממיקום<br />
המצלמה ועד לחריר חלון המעבדה, דרכו עבר הכבל. אנטנת ה- GPS נפרסה, תוך דגש שהאנטנה תהיה<br />
חשופה כלפי השמיים. חיבור הכבלים בוצע כפי שמתואר באיור מס' 19. בוצעו חיבור אספקת מתחים<br />
לציוד והפעלת מערכות.<br />
שלב ב' - תצפיות לילה<br />
התצפיות על סופות רעמים חורפיות בוצעו משתי נקודות, מהאוניברסיטה העברית ומאוניברסיטת ת"א<br />
צפית ממצפה רמון התבצעה בהתאם לדרישה). המצלמות כוונו לכיוון סופות הרעמים בהתאם<br />
לכיוונים הנקלטים בחיישנים לגבי מיקום הברקים ובהתאם לתמונות הלווין. כיוון המצלמה התבצע ע"י<br />
שימוש במצפן דיגיטאלי ידני בעל דיוק של 1 מעלה. הגבהת המצלמה נקבעה ע"פ טבלה מס' 2 המציגה<br />
לאיזה הגבהה יש לכוון את המצלמה מעל האופק בכדי לצפות ברום 70±1 ק"מ, אזור ה"בטן" של<br />
השדונים. ההגבהה חושבה על פי מרחק הסופה מנקודת התצפית תוך התחשבות בעקמומיות כדור הארץ<br />
בעזרת בנוסחאות המופיעות באיור מס' 21 ובטבלאות של תוכנת .(EXCEL<br />
טווח לסופה [ק"מ]<br />
הגבהת מצלמה נדרשת [°] מעל האופק<br />
54<br />
(34.3) 35<br />
24<br />
18<br />
(14.2) 14<br />
(11.5) 11~12<br />
(9.5) 9~10<br />
8<br />
(6.7) 6~7<br />
(5.6) 5~6<br />
(4.7) 4~5<br />
(3.9) 4<br />
(3.2) 3<br />
(2.5) 2~3<br />
50<br />
100<br />
150<br />
200<br />
250<br />
300<br />
350<br />
400<br />
450<br />
500<br />
550<br />
600<br />
650<br />
700<br />
טבלא 2: הגבהת מצלמה נדרשת מעל האופק ע"פ טווח לסופה.<br />
19
במהלך התצפיות מיקום הסופה השתנה, וכוון המצלמה השתנה בהתאם, במקביל נשמרו עותקים של<br />
תמונות הלווין ושאר העזרים עבור שלב עיבוד התוצאות שלאחר התצפית. במידה התבצעה תצפית<br />
ביותר מאתר אחד, כוונה המצלמה על פי טבלה אותה הפיקה הגברת מיכל גנות מאוניברסיטת ת"א<br />
(ראה/י טבלה מס'<br />
.(3<br />
Azimuth<br />
from TA<br />
distance<br />
from TA<br />
(km)<br />
Azimuth<br />
from MR<br />
Azimuth<br />
from Jer<br />
260 300 291.0721 267.0672<br />
270 300 298.9263 275.7638<br />
280 300 306.3887 284.3543<br />
290 300 313.5583 292.8687<br />
300 300 320.507 301.3358<br />
310 300 327.289 309.7836<br />
320 300 333.9459 318.2396<br />
330 300 340.5108 326.7315<br />
340 300 347.0111 335.2878<br />
350 300 353.4705 343.9378<br />
360 300 359.9102 352.7125<br />
טבלא 3: הכיוונים בהם צריך לצפות לעבר סופות במרחק 300 ק"מ מכל נקודת תצפית.<br />
שלב ג' - עיבוד התוצאות<br />
לאחר התצפית נבדקו התמונות שנאספו ומסננים את הנדרש.<br />
על מנת לנתח את התמונות של הבזקי האור החולפים נעשה שימוש בתוכנת מפת השמיים<br />
.[http://www.stargazing.net/astropc/] CIEL בעזרת התוכנה חושבו זוויות הגבהה לאלמנטים<br />
CARTE DU<br />
המופיעים בתמונה ע"י התאמת הכוכבים אשר מופיעים בתמונה המצולמת לאילו המופיעים במפת<br />
השמיים. בעזרת נוסחאות ידועות (איור מס' 21),זוויות ההגבה (שחושבו בעזרת התוכנה) וידע על מרחק<br />
הבזק האור החולף מנקודת התצפית, חושב כיוון וגובה האלמנטים מעל פני כדור הארץ. את המרחק של<br />
הבזק האור החולף מנקודת התצפית ניתן היה לקבל בשני אופנים:<br />
•<br />
•<br />
נתוני מיקום גיאוגרפי של הברק אשר יצר את הבזק האור החולף ע"פ שעון זמן עולמי.<br />
ביצוע איכון<br />
(טריאנגולציה) , במידה ומתקיימת תצפית מיותר מנקודה אחת<br />
.[Wescott et al., 2001]<br />
שלב ד': תחקיר<br />
בוצע תחקיר על התצפית במטרה לגלות בעיות או פעולות שיש לשפר לקראת התצפית הבאה. במסגרת<br />
התחקיר בוצעה בדיקה חיצונית של הציוד על מנת לוודא שהכבל האטום המוליך חשמל בסדר, ושאין<br />
נקודות בהן מתגלים סימני שרפה או התכה כתוצאה מחוטים חשופים.<br />
20
איור 21: הנוסחאות המאפשרות לחשב את גובהם של הבזקי האור החולפים<br />
.[Hsu et al., 2003]<br />
21
3.3<br />
ציוד מדידה אלקטרומגנטי<br />
על מנת לחקור את הבזקי האור החולפים נעשה שימוש בניטור אותות רדיו בתדרים נמוכים. בספקטרום<br />
התדר הנמוך ניתן למצוא אותות רדיו מעשי ידי אדם (ראה/י איור מס' 22) ואותות רדיו שמקורם בטבע.<br />
איור 22: סוגי תשדורות שונים לרוחב ספקטרום הרדיו המופקים ע"י בני אדם<br />
.[http://student.britannica.com/eb/art/print?id=3697&articleTypeId=0]<br />
איור 23: תדר כפונקציה של הזמן (איור ימני). הקווים האופקיים הם תשדורות רדיו מעשה ידי אדם.<br />
הקווים האנכיים הם קרינה אלקטרו-מגנטיות הנובעת מברקים http://cal-]<br />
.[crete.physics.uoc.gr/VLF-sprites/Eurosprite2005.html<br />
איור 24: אנטנת ELF הממוקמת במצפה רמון (בנגב) ומופעלת ע"י אוניברסיטת ת"א (איור שמאלי)<br />
.[http://geophysics.tau.ac.il/personal/ILAN]<br />
22
העובדות שהניעו את החוקרים להשתמש בתחומי תדרי ) VLF<br />
(3-30KHz ו- (3-30 Hz) ELF היו:<br />
גלי הרדיו בתחומים הנ"ל מתפשטים למרחקים גלובליים תוך ניצול העובדה שהתווך בין<br />
היונוספרה ופני השטח מתנהג כמוביל גלים .(cavity)<br />
ניחות האותות בזמן התפשטותם הוא נמוך בגלל התדירות הנמוכה.<br />
אותות רדיו בתחומים אלו מסוגלים לחדור מי- םי<br />
.<br />
•<br />
•<br />
•<br />
במהלך השנים נבנו משדרים למטרות אזרחיות וצבאיות, לצרכי ניווט בים ותשדורות עם צוללות אשר<br />
נמצאות מתחת למים (במלחמת העולם השנייה השתמשו הגרמנים לראשונה בתקשורת VLF עם צוללות<br />
ע"י שימוש במשדר בשם "גוליית"[http://www.xs4all.nl/~aobauer/goliath.htm<br />
ברקים מפיקים אותות רדיו לכל רוחב הפס של התדר הנמוך<br />
.[<br />
(ראה/י איור מס' 23) כתוצאה מהפעימה<br />
האלקטרומגנטית הנוצרת בעת ההתפרקות החשמלית. ניטור האותות המופקים ע"י ברקים מאפשר לנו<br />
ללמוד על: סוג הברק, שינוי מומנט המטען/זרם הנוצר ע"י הברק (כמות מטען/זרם העובר/ת לאורך<br />
תעלת הפריקה החשמלית) והשפעות השדות החשמליים הנוצרים מעל סופת הרעמים (כתוצאה מהברק)<br />
על היונוספרה.<br />
3.4 ניטור ברקים בתחום ELF<br />
שדונים מקושרים לרוב עם ברקים חיוביים רבי עוצמה המעבירים מטען רב יותר מהענן לקרקע מאשר<br />
ברק "רגיל", ולכן הפעימה האלקטרומגנטית הנוצרת כתוצאה מ- "ברק יוצר ספרייט" היא הרבה יותר<br />
אנרגטית מאשר פעימת ברק רגילה (ראה/י איור מס' 25). עובדה זו מאפשרת להבחין בתחום ה- ELF<br />
בין סוגי הברקים השונים ובכך מאפשר שיוך טוב של שדון לברק שיצר אותו.<br />
איור<br />
25: ההבדל בין אות ברק יוצר שדון לאות ברק רגיל בתחום ה- .[Cummer, [2006 ELF<br />
23
שינויים בשדות חשמליים ומגנטיים בתחום תדירות ( 5-50 Hz) Schumann הנובעים מברקים רבי<br />
עוצמה ניתנים לניטור בעזרת מקלטי ELF/VLF<br />
מטווחים גלובאליים (ראה/י איור מס'<br />
26 ומס' (27 .<br />
איור 26: תמונת לווין (מימין) בתחום האינפרא אדום של סערה שהתרחשה בארה"ב וייצרה שדונים<br />
איור (משמאל) שנקלט בתחנת ELF במצפה רמון ושויך לספרייט. המרחק המוערך לספרייט<br />
הוא<br />
27: אות<br />
10711~ ק"מ 2002] al., .[Price et<br />
לטובת המחקר נעשה שימוש בנתוני אותות רדיו בתדר נמוך שנאספו בארץ ע"י תחנת ELF המופעלת<br />
במצפה רמון (ראה/י איור מס' 24) ע"י אוניברסיטת ת"א ובנתונים שנאספו בחו"ל<br />
Greenberg et al., ]<br />
.[2007<br />
24
תוצאות ממחקר שדונים<br />
2007/8<br />
4<br />
4.1<br />
מס'<br />
תוצאות כלליות<br />
במהלך חורף 2007/8 בוצע המשך מחקר שדונים בארץ (המחקר התחיל מפרויקט .(MEIDEX תצפיות<br />
קרקע בוצעו מירושלים, ת"א ואו מצפה רמון. מספר הלילות בהם נצפו שדונים מירושלים (ראה/י טבלא<br />
(5 היה 12<br />
לעומת 6 לילות מעמדות התצפית ת"א ומצפה רמון ביחד (ראה/י טבלא מס'<br />
.(4<br />
הסיבה שהעמדה בירושלים צפתה ביותר אירועים מהעמדות האחרות נובעת מאופי ההפעלה של העמדה<br />
שהיה מבוסס על שימוש בכלים שתוארו בסעיפים 2.1 ו , 2.2 תוך שימוש בתחזית הניתנת על ידי חזאי<br />
הצוות כהמלצה בלבד ולא כגורם קובע בדפוס ההפעלה של המצלמה. בחלק מהאירועים שיפורטו בסעיף<br />
4.2 התחזיות שניתנו ותנאי מזג האוויר היו כאלה שלא אפשרו תנאי ראות נוחים או ניבאו סיכוי נמוך<br />
להצלחת התצפית (בגלל כך העמדות האחרות לא נטלו חלק), למרות זאת בוצעו תצפיות מוצלחות<br />
מירושלים (תצפית מוצלחת = נצפה הבזק אור חולף).<br />
דברים נוספים שהקלו על ביצוע תצפיות מרובות מירושלים (גם אם לא כולן צלחו) היו: ציוד המחשוב<br />
של התצפית מוקם בעמדת התצפית באופן קבוע (מעבדת זיהום אוויר) ולא היה צורך לשנע אותו, פרק<br />
הזמן שלקח להרכיב את ערכת התצפית היה קצר (פחות מ- 5~ דקות) .<br />
טבלא 4: מספר השדונים שנצפו בלילה מת"א ומצפה רמון במהלך<br />
טבלא 5: מספר השדונים שנצפו בלילה מירושלים<br />
הערה: בירושלים תאריכים<br />
2007/8 (מימין).<br />
2007/8 (משמאל).<br />
8/12 ו 9/12<br />
5/12 ו ,6/12<br />
וגם ה- 20/11 ו- 21/11 מתייחסים לאותו ליל תצפית.<br />
מתייחסים לאותו ליל תצפית, ובת"א ומצפה רמון התאריכים<br />
25
טבלא 6: סטטיסטיקת הבזקי אור חולפים שנצפו מת"א ומצפה רמון (מימין).<br />
טבלא 7: סטטיסטיקת הבזקי אור חולפים שנצפו מירושלים (משמאל).<br />
מהמידע הסטטיסטי<br />
מנקודות התצפית(ראה/י טבלא מס'<br />
6 ומס'<br />
7) עולה כי שדונים מסוג עמודה הם<br />
הנפוצים ביותר בעונת החורף. ייתכן והסבר אפשרי לכך טמון בעובדה שתוארה בסעיף 1.3 שסופות<br />
הרעמים בחורף מתפתחות באזורים יותר קרים, עוצמת הזרמים האנכיים שלהם יותר חלשה, ופסגות<br />
העננים יותר נמוכות [2006 ,[Williams and Yair דבר שעשוי להוביל לפעילות חשמלית חלשה יחסית<br />
בעננות חורף לעומת עננות קיץ.<br />
כפי שתואר בסעיף<br />
לעוצמת זרם השיא ולמשך התפרקות הברק<br />
1.4.1<br />
- הסיבה להופעת העמודות קשורה ככל הנראה<br />
,[van der Velde et al.,2006]<br />
מומנט המטען al.,2004] .[Adachi et שכיחות הופעת השדונים מסוג עמודה באזורנו<br />
2007/8<br />
דומה לאופן<br />
הופעת העמודות בצורה מובהקת לממצאים מאזור<br />
מסופות חורף בעלות מאפיינים זהים לאלו שבאזורנו<br />
וייתכן שאורכן תלוי בגודל<br />
בעונת החורף<br />
יפן al.,2004] ,[Hayakawa et<br />
.[Ganot et al.,2007;Suzuki et al.,2006]<br />
ניתוח סינופטי של אירועי השדונים שנצפו מירושלים<br />
להלן מוצגים הניתוחים הסינופטיים של כל אחד מאירועי מזג האוויר בהם הופיעו שדונים.<br />
הניתוחים הסינופטיים בוצעו ע"י שימוש באתרים הבאים ברשת (ואתרים שהוזכרו בסעיף<br />
מפות לחץ בקרקע וברום הופקו בעזרת האתר<br />
:(2<br />
-<br />
/http://www.cdc.noaa.gov/Composites/Hour<br />
חישובי CAPE הופקו בעזרת האתר<br />
נתוני טמפרטורת פני הים<br />
http://estofex.org/modelmaps/browse_gfs.php -<br />
http://www.cdc.noaa.gov/cgi-<br />
-<br />
bin/db_search/DBSearch.pl?Dataset=NCEP+Real-<br />
time+Marine&Variable=Sea+Surface+Temperature<br />
חישוב טמפרטורת פסגות עננים בוצע בעזרת המעבדה לחקר עננים.<br />
4.2<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
26
תצפית לילה תאריך ה-<br />
4/10/07<br />
4.2.1<br />
ניתוח סינופטי:<br />
אפיק לחץ נמוך במזרח הים התיכון עם תמיכת שקע רום.<br />
פעילות חשמלית בגזרת הים שבין טורקיה לקפריסין.<br />
הראות בארץ נקייה.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
200×260 קמ"ר.<br />
240×500 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] -1600 . 2000<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 47<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 25<br />
.27 -<br />
טבלא 8: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
מספר השדונים שנצפו: 2 (תצפית מוצלחת ראשונה<br />
מירושלים).<br />
.4/10/07<br />
27
תצפית לילה תאריך ה-<br />
19/11/07<br />
4.2.2<br />
ניתוח סינופטי:<br />
שקע ים תיכוני (אירוע גשם ראשון בחורף<br />
2007/8) מלווה<br />
תמיכת רום. פעילות חשמלית באגן המזרחי של הים התיכון.<br />
הראות בארץ מוגבלת.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
200×230 קמ"ר.<br />
260×450 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 800 . 1200 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 57<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 22<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
בליל ה-<br />
.23 -<br />
.2<br />
– 20/21 נצפו<br />
טבלא 9: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
33 הבזקי אור חולפים ממצפה רמון.<br />
.19/11/07<br />
28
תצפית לילה תאריך ה-<br />
4/12/07<br />
4.2.3<br />
שקע ים תיכוני באזור שבין תורכיה ליוון נע לעבר האגן<br />
המזרחי של הים התיכון בליווי שקע רום.<br />
הראות בארץ מוגבלת עקב עננות גבוהה.<br />
שטח הסופה: אין תמונת לווין.<br />
שטח תא פעיל היוצר (לפי תמונת מכ"ם):<br />
100×100 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 400 . 800 -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 18<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.20 -<br />
.4<br />
טבלא 10: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.4/12/07<br />
29
תצפית לילה תאריך ה-<br />
5/12/07<br />
4.2.4<br />
שקע ים תיכוני בדרום מערב תורכיה נע לעבר האגן המזרחי<br />
של הים התיכון בליווי שקע רום. פעילות חשמלית בגזרת הים<br />
שבין טורקיה לקפריסין.<br />
הראות בארץ טובה מאוד.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר<br />
320×480 קמ"ר.<br />
100×200 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 200 . 400 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 50<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 18<br />
.20 -<br />
טבלא 11: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
מספר השדונים שנצפו: (4 8 צולמו בו-זמנית משני אתרים).<br />
.5/12/07<br />
30
תצפית לילה תאריכים ה-<br />
8-9/12/07<br />
4.2.5<br />
אי יציבות באזור האגן המזרחי של הים התיכון כתוצאה<br />
מנוכחות אפיק רום.<br />
פעילות חשמלית לאורך חופי לבנון-סוריה.<br />
הראות בארץ טובה.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
200×250 קמ"ר.<br />
70×100 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 400 . 800 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 37<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 18<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.20 -<br />
.3<br />
טבלא 12: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.8-9/12/07<br />
31
תצפית לילה תאריך ה-<br />
12/12/07<br />
4.2.6<br />
לחץ נמוך בקרקע בליווי אפיק רום בדרום תורכיה.<br />
פעילות חשמלית בדרום מערב תורכיה.<br />
הראות בארץ טובה מאוד.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
200×220 קמ"ר.<br />
280×500 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 200 . 400 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 38<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 18<br />
.20 -<br />
מספר השדונים שנצפו: 1 (טווח שיא לצפייה בשדונים מהארץ<br />
600<br />
טבלא 13: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
"מ). ק~<br />
.12/12/07<br />
32
תצפית לילה תאריך ה-<br />
15/12/07<br />
4.2.7<br />
אי יציבות באזור האגן המזרחי של הים התיכון כתוצאה<br />
מנוכחות אפיק רום.<br />
הראות בארץ בינונית.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
130×170 קמ"ר.<br />
220×350 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 200 . 400 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 35<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 18<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.20 -<br />
.2<br />
טבלא 14: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.15/12/07<br />
33
תצפית לילה תאריך ה-<br />
1/01/08<br />
4.2.8<br />
אזור לחץ נמוך בקרקע בדרום תורכיה בליווי אפיק רום.<br />
הראות בארץ בינונית בגלל עננות גבוהה.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
250×350 קמ"ר.<br />
400×400 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 400 . 800 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 44<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 16<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.17 -<br />
.1<br />
טבלא 15: ניתוח סינופטי תאריך ה- 1/1/08.<br />
34
תצפית לילה תאריך ה-<br />
25/01/08<br />
4.2.9<br />
שלוחת לחץ נמוך בקרקע מצפון אפריקה עם נוכחות אפיק<br />
רום.<br />
הראות בארץ לא טובה.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
300×500 קמ"ר.<br />
70×240 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 100 . 200 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 33<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 16<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.17 -<br />
.2<br />
טבלא 16: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.25/1/08<br />
35
תצפית לילה תאריך ה-<br />
28/01/08<br />
4.2.10<br />
שקע עמוק נע לעבר האגן הצפון המזרחי של הים התיכון<br />
בליווי אפיק רום עמוק (אירוע שלג ראשון בחורף<br />
הראות בארץ בינונית.<br />
שטח הסופה:<br />
.(2007/8<br />
560×650 קמ"ר<br />
התיכון נלקח החשבון).<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
100×220 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 400 . 800 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 39<br />
(רק האגן המזרחי של הים<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 16<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.17 -<br />
.1<br />
טבלא 17: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.28/1/08<br />
36
תצפית לילה תאריך ה-<br />
12/02/08<br />
4.2.11<br />
אי יציבות באזור האגן המזרחי של הים התיכון עקב נוכחות<br />
שלוחות של אפיק רום.<br />
סופת רעמים בחופי סוריה ולבנון.<br />
הראות בארץ לא טובה (מכוסה עננים וגשם).<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
250×250 קמ"ר.<br />
250×250 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 200 . 400 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 41<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 16<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.17 -<br />
.1<br />
טבלא 18: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.12/12/08<br />
37
תצפית לילה תאריך ה-<br />
08/05/08<br />
4.2.12<br />
שקע רום מעל דרום תורכיה.<br />
האירוע החל בפעילות קונווקטיבית בדרום תורכיה בשעות<br />
אחה"צ והדרים לאזור צפון הארץ (אירוע עונת מעבר).<br />
הראות בארץ טובה עד לאמצע הלילה.<br />
שטח הסופה:<br />
שטח תא פעיל היוצר:<br />
120×220 קמ"ר.<br />
350×500 קמ"ר.<br />
נתוני : CAPE בין [j/kj] 800 . 1200 -<br />
טמפרטורת פסגת ענן: [°C] 48<br />
. -<br />
טמפרטורת מי הים התיכון: [°C] 18<br />
מספר השדונים שנצפו:<br />
.20 -<br />
.5<br />
טבלא 19: ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.8/05/08<br />
38
4.2.13 סיכום ניתוח סינופטי של תצפיות מירושלים<br />
מס'<br />
סידורי<br />
תאריך<br />
שטח<br />
הסופה<br />
[קמ"ר]<br />
שטח התא<br />
היוצר<br />
[קמ"ר]<br />
ערך ה-<br />
CAPE<br />
טמפרטורת<br />
פסגות<br />
טמפרטורת<br />
פני הים<br />
מס'<br />
השדונים<br />
שנצפו<br />
2<br />
2<br />
4<br />
8<br />
3<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
1<br />
5<br />
[C°]<br />
27 - 25<br />
23 - 22<br />
20 - 18<br />
20 - 18<br />
20 - 18<br />
20 - 18<br />
20 - 18<br />
17 - 16<br />
17 - 16<br />
17 - 16<br />
17 - 16<br />
20 - 18<br />
[C°]<br />
- 47<br />
- 57<br />
----------<br />
- 50<br />
- 37<br />
- 38<br />
- 35<br />
- 44<br />
- 33<br />
- 39<br />
- 41<br />
- 48<br />
[j/kj]<br />
2000 -1600<br />
1200 - 800<br />
800 - 400<br />
400 - 200<br />
800 - 400<br />
400 - 200<br />
400 - 200<br />
800 - 400<br />
200 - 100<br />
800 - 400<br />
400 - 200<br />
1200 - 800<br />
.2007/8<br />
260×200<br />
230×200<br />
100×100<br />
200×100<br />
100×70<br />
220×200<br />
170×130<br />
350×250<br />
240×70<br />
220×100<br />
250×250<br />
220×120<br />
500×240<br />
450×260<br />
----------<br />
480×320<br />
250×200<br />
500×280<br />
350×220<br />
400×400<br />
500×300<br />
650×560<br />
250×250<br />
500×350<br />
4/10/07<br />
19/11/07<br />
4/12/07<br />
5/12/07<br />
8-9/12/07<br />
12/12/07<br />
15/12/07<br />
1/1/08<br />
25/1/08<br />
28/1/08<br />
12/2/02<br />
8/5/08<br />
.1<br />
.2<br />
.3<br />
.4<br />
.5<br />
.6<br />
.7<br />
.8<br />
.9<br />
.10<br />
.11<br />
.12<br />
טבלא 20: סיכום פרמטרים סינופטיים נבדקים<br />
איור :28 נתוני מחקר al.,2007] 2005/6 .[Ganot et<br />
) 2005/6<br />
מהשוואה של התוצאות שהתקבלו ממחקר 2007/8 (ראה/י טבלא 20)<br />
ראה/י איור מס'<br />
עולים כמה הבדלים:<br />
עם תוצאות המחקר<br />
– 07 מאי 12) 08 נקודות בדיקה),<br />
(28<br />
פעילות המחקר 2007/8 התפרשה על החודשים:אוקטובר<br />
עובדה שסיפקה מידע סינופטי על עונות מעבר וחורף ובאה לידי ביטוי בערכים שונים של:<br />
,CAPE טמפרטורת פסגות עננים וטמפרטורות פני ים.<br />
שטחי הסופות שהתקבלו במחקר 2007/8 קטנים יותר מאלו שהתקבלו ב- – 2005/6 ייתכן<br />
והדבר נובע מחוסר דיוק במדידת שטחי הסופות (שטח הסופות במחקר 2007/8 חושב בעזרת<br />
הערכה). שטחי התאים הפעילים היוצרים במחקר 2007/8 גדולים מאלו שנצפו 2005/6 הדבר<br />
נובע מכך שהשטחים הפעילים היו גדולים יותר, אך ייתכן וגם כאן יש שגיאה במדידה.<br />
•<br />
•<br />
מההשוואה בין התוצאות שהתקבלו בין המחקרים עולה השאלה האם יש קשר בין שטח הסופה לבין<br />
מספר השדונים שנצפו?. כפי שניתן לראות מהתוצאות אין קשר ישיר, ניתן לנסות להסביר זאת בכך<br />
שצפייה בשדונים תלויה במספר גורמים: מיומנות ביצוע התצפית, תנאי ראות, הדינאמיקה של הסערות.<br />
39
מיומנות ביצוע תצפיות הלילה מתחילת המחקר ועד סופו הייתה במגמת שיפור ולכן ייתכן וחלק<br />
מהמידע חסר בגלל הפעלה לא נכונה.<br />
חלק מהתצפיות לוו בתנאי ראות לא טובים והדבר עשוי היה להשפיע על היכולת לאסוף מידע תצפיתי.<br />
מבחינת הדינאמיקה של הסערות ייתכן ושילוב של פרמטרים השונים (שטח הסופה, שטח התא היוצר,<br />
טמפרטורת פסגות ופני הים, ועוד מרכיבים סינופטיים שלא נידנו במחקר זה) גרם לכך שהסערות ייצרו<br />
מספר שדונים שונה לכל אירוע.<br />
עובדה סינופטית נוספת שנראתה במהלך תצפיות הלילה היא שרמת הפעילות החשמלית התגברה עם<br />
התקרבות העננות לקו החוף של האגן המזרחי של הים התיכון והתחזקה ככל שהדרימה, דבר המהווה<br />
עדות נוספת לכך שלטמפרטורת מי הים יש תפקיד חשוב על שפעול העננים.<br />
מהתצפיות אנו למדים גם שקיימים אזורים מועדפים ליצירת שדונים: אזור האגן המזרחי של הים<br />
התיכון – הים שבין קפריסין לחופי סוריה לבנון וישראל, ואזור הים שבין דרום תורכיה לקפריסין<br />
(ראה/י איור מס'<br />
.(17<br />
ניתן להעריך ולהיערך על בסיס המידע תצפיתי שנאסף עד כה, כי בעונות המעבר (חודש נובמבר נחשב<br />
כעונת מעבר) נקבל פעילות שדונים גבוהה יותר בגלל הבדלי טמפרטורות בין הרום לפני הים שמקורם<br />
באי יציבות רבה העשויה לגרום להופעת תופעות מזג האוויר חריגות כגון: פעילות חשמלית<br />
ענפה,עלעולי ים<br />
. [http://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-3319572,00.html]<br />
4.3<br />
תוצאות תצפית לילה<br />
05/12/07 -<br />
בתאריך ה- 05/12/07 בוצעה תצפית לילה משני אתרים (ירושלים ותל אביב) באירוע מזג האוויר זה נצפו<br />
בו-זמנית משני אתרי התצפית ארבעה אירועי שדונים (ראה/י איור מס'<br />
.(29<br />
40
איור 29: ארבעת האירועים שצולמו בו זמנית מכל תצפית. השדונים מופיעים בתוך העיגול. מימין<br />
התמונה מירושלים ומשמאל התמונה מתל אביב. בעיית זיהום אור ופנס שהופעל בעת התצפית העיבו על<br />
התמונות שצולמו מתל אביב [צולם ע"י צוות "אילן" במהלך מחקר שדונים בעונת החורף<br />
.[2007/8<br />
41
איור 30: מפת איכון (טריאנגולציה). כל אירוע בזמן מצוין ע"פ צורה. בחלון הקטן ניתן לראות בהגדלה<br />
את האזור בו התרחשו האירועים [המפה הופקה בעזרת תוכנת .[MATLAB<br />
איור UT 20:18:31.888 (צביר גזרים – תמונה ימנית). כיוון/טווח מירושלים –<br />
[צולם ע"י צוות "אילן" במהלך מחקר<br />
לפני הופעת הגזרים, הופיעה הילה<br />
שדונים בעונת החורף<br />
איור UT 20:48:42.353 (מלאך לבן גדול – תמונה אמצעית). כיוון/טווח מירושלים –<br />
484 ק"מ. מהתמונה ניתן להבחין בקנוקנות (tendrils) שנפרשות מתחתית הפטרייה כלפי מטה עד רום<br />
40 ק"מ. [צולם ע"י צוות "אילן" במהלך מחקר שדונים בעונת החורף<br />
איור UT 20:53:50.897 (צביר גזרים – תמונה שמאלית). כיוון/טווח מירושלים –<br />
[צולם ע"י צוות "אילן" במהלך מחקר שדונים בעונת החורף<br />
/ 339.5°<br />
/342°<br />
/ 340°<br />
2007/8 מירושלים].<br />
2007/8 מירושלים].<br />
(Halo) מעליהם<br />
2007/8 מירושלים].<br />
31: אירוע<br />
503 ק"מ.<br />
32: אירוע<br />
33: אירוע<br />
512 ק"מ.<br />
42
האירוע<br />
[UT]<br />
20:18:31.888<br />
20:48:42.353<br />
20:53:50.897<br />
21:34:57.443<br />
כיוון מת"א<br />
[ ° ]<br />
342.0<br />
344.8<br />
342.5<br />
345.0<br />
כיוון מירושלים<br />
טווח מירושלים<br />
[ק"מ]<br />
503.0<br />
484.0<br />
512.0<br />
465.0<br />
טבלא 21: תוצאות איכון הטווחים לאירועי השדונים.<br />
[ ° ]<br />
339.5<br />
342.0<br />
340.0<br />
342.0<br />
מס'<br />
באמצעות תוכנת מפת השמיים חושבו הכיוונים מכל תצפית לשדונים ובוצע איכון (ראה/י איור מס'<br />
בעזרת הטווחים שחושבו ע"י האיכון (ראה טבלא מס' 21), חושב גובה האלמנטים שנצפו (ראה/י איור<br />
.(30<br />
,31 מס' ,32<br />
33). ומס'<br />
4.3.1<br />
דיון בתוצאות<br />
תצפית לילה זו אשר בוצעה משני אתרים סייעה להשיג את השלב הראשון בחקר המבנה המרחבי התלת<br />
הממדי של שדונים מסוג עמודה, בכך שבוצעה לראשונה בארץ איכון לעבר שדון מתי נקודות תצפית.<br />
האיכון בוצע בעזרת: תוכנת , MATLAB עזר להמרת זווית<br />
[http://rumkin.com/tools/gps/degrees.php] ועזר לחישוב מרחקים בעזרת כיוון וטווח ממיקום<br />
גיאוגרפי .[http://williams.best.vwh.net/gccalc.htm] בצורת איכון זו קיימות שתי סוגי שגיאות.<br />
שגיאה במדידת כיוון מכל אתר - שגיאה מוחלטת, ושגיאה בין שני האתרים - שגיאה יחסית. השגיאה<br />
המוחלטת היא בת<br />
40" (שניות) 2007] al., [Ganot et ומשמעותה סטייה של 0.095<br />
ק~<br />
"מ לכל כיוון<br />
(אופקי ואנכי) והיא נובעת מחוסר התאמה אפשרי בין תמונת הרקע (תמונת האירוע) למערכת הכוכבים<br />
מהאור המפוזר מהשדון. השגיאה היחסית בין שתי הנקודות מושפעת באופן ישיר מהשגיאה המוחלטת<br />
"80 והיא בת<br />
(שניות) ומשמעותה<br />
סטייה באיכון טווח של עד כ-<br />
5 ק ~<br />
מתפרשים על שטח גדול (מספר עשרות ק"מ), מיקומם נמצא בתחום טווח השגיאה.<br />
"מ. היות והשדונים שצולמו<br />
איכון מ- 3 נקודות תצפית ואו לחלופין ביצוע תצפית על אירועים קרובים יותר (טווח של<br />
300 ק"מ<br />
ומטה), מגדיל את דיוק האיכון. שימוש בנתוני רשת ברקים הארצית עשוי לסייע בקביעה יותר מדויקת<br />
של מקום האירוע.<br />
בגלל שצביר העמודות שנצפה משני האתרים היה מרוחק, לא היה ניתן לבצע הפרדה זוויתית בין<br />
האלמנטים ובכך להראות בשיטה זו כי האלמנטים מופיעים בצורה מעגלית במזוספרה.<br />
שיטה חלופית שפותחה במהלך המחקר הציגה אינדיקציה לסימטריה מעגלית הן מתצפיות והן בעזרת<br />
מודל פיסיקלי המתאר את השדה החשמלי מעל סופת רעמים (יתואר בסעיף<br />
. (4.4<br />
43
4.4 אינדיקציה לסימטריה מעגלית בשדונים מסוג עמודה<br />
4.4.1<br />
שיטה<br />
על מנת להראות אינדיקציה לסימטריה מעגלית באלמנטי שדונים מסוג עמודה, פותחה שיטה<br />
המתחלקת לשני שלבים:<br />
א. ניתוח תמונות השדונים.<br />
ב. שימוש במודל אלקטרוסטאטי לצורך השוואה עם התוצאות שהתקבלו בשלב א.<br />
4.4.2<br />
שלב א<br />
- ניתוח תמונות שדונים<br />
קיימות אינדיקציות שונות מרחבי העולם כי אלמנטי שדונים מסוג עמודה מופיעים במרחב בצורה<br />
מעגלית (ראה/י איור מס'<br />
.(34<br />
איור 34: אינדיקציה לסימטריה מעגלית בעולם. תמונה ימנית עליונה צולמה ביפן באדיבות<br />
,Takahashi תמונה שמאלית עליונה צולמה באיטליה באדיבות<br />
צולמה בצרפת באדיבות .O, Van der Velde תמונה ימנית תחתונה צולמה ע"י הגברת מיכל גנות<br />
מאוניברסיטת ת"א.<br />
Y.<br />
, .R Labanti תמונות שמאלית תחתונה<br />
44
איור 35: השתנות היטל מעגל אלמנטי השדון בעיני הצופה. מצורה מעגלית מובהקת דרך צורה<br />
אלפטית ועד לשורה בקו האופק.<br />
איור<br />
36 ואיור<br />
37: חישוב צירי היטל מעגל השדון בעזרת טריגונומטריה<br />
איור מס' 35 מסביר מדוע האלמנטים המופיעים בתמונות נראים במבנה אליפטי במרחב ולא בצורה<br />
מעגלית. הסיבה לאשליה אופטית זו נובעת ממרחק הסופה מהצופה. היות וסופת הרעמים מאונכת<br />
לכדור הארץ והיות והשדון מופיע בצורה אנכית מעל הסופה, הצופה יראה את ההיטל של מעגל השדון.<br />
צורת היטל מעגל השדון תלוי במרחק הסופה מהצופה, מעל נקודת התצפית יראה מעגל ברור של<br />
אלמנטים, בטווח הרחוק יראה ההיטל כשורה של אלמנטים.<br />
45
ק~<br />
היחס בין צירי ההיטל מתנהג בקירוב כמו סינוס זווית ההגבה למרכז ההיטל הנראה בתמונה. הקשר<br />
הנ"ל מאפשר לבחון האם קיימת אינדיקציה לסימטריה מעגלית.<br />
בכדי לחשב את גודל הצירים של ההיטל ואת זווית ההגבהה למרכז ההיטל (ראה/י איור מס'<br />
36 ומס' (37<br />
נעשה שימוש בתוכנת מפת השמים [/http://www.stargazing.net/astropc] ממנה ניתן לחלץ נתונים<br />
(זוויות הגבהה וכיוון) לגבי הופעת האלמנטים במרחב ביחס למערכות הכוכבים המופיעות התמונה. ע"י<br />
שימוש בנוסחאות שהוצגו באיור מס' 21 ובחישובים הטריגונומטריים המוצגים באיור מס' 36 ומס'<br />
,37<br />
ניתן לחשב את גודל האלמנטים, גובהם מעל הקרקע ,כיוונם ביחס לנקודת התצפית, ואורך צירי ההיטל.<br />
באיורים מס'<br />
38 ומס'<br />
39 מוצגים החישובים אשר נעשו לצורך בדיקת אינדיקציה לסימטריה מעגלית.<br />
בעזרת חישובים טריגונומטריים חושבו אורכי הקטרים<br />
מהאירועים. גם כאן השגיאה היא בת<br />
(d 1-4 ,d 2-3 )<br />
"40 (ראה/י סעיף 4.3.1).<br />
בכל אחד מהצירים לכל אחד<br />
R הוא רדיוס מעגל השדונים. [km] r<br />
δ pic<br />
הוא היחס בין צירי ההיטל. הזווית<br />
היא הזווית למרכז ההיטל (האליפסה). השגיאה בזווית היא גם<br />
SINδ pic<br />
בת<br />
מעלות בעשרוני).<br />
הוא סינוס הזווית למרכז ההיטל.<br />
0.01111) 40"<br />
SINδ pic<br />
באיור מס' 38 (טווח מוערך לשדון<br />
"מ) ניתן לראות כי היחס בין צירי ההיטל R<br />
ל-<br />
נותן<br />
410<br />
יחס של 0.533 ומציין אינדקציה גבולית לסימטריה מעגלית. הסבר אפשרי לתוצאה זו נובע מכך<br />
שבמקרה זה לא היה ידוע המרחק לשדון וגובה העמודות מעל פני הקרקע הוערך, ומכאן שהערכים של<br />
היחס בין צירי ההיטל וסינוס זווית ההגבה למרכז ההיטל לא היו מדויקים. באיור מס'<br />
לשדון<br />
39<br />
465<br />
(טווח מאוכן<br />
ק~ "מ) מוצגת התאמה של 0.896 שבהחלט מציינת על אינדקציה לסימטריה מעגלית. ההסבר<br />
לכך נובע מכך שקיבלנו דיוק גבוה יותר באיור מס' 39 מאשר באיור מס' 38 בגלל שבמקרה זה (ראה/י<br />
39 איור מס'<br />
ה) מרחק לשדון היה מדויק יותר בגלל שבוצע איכון ולכן התקבלו תוצאות יותר מדויקות.<br />
המסקנה שעולה משלב זה היא שקיימת אינדקציה לסימטריה מעגלית במקרים שנבחנו, כאשר לרמת<br />
הדיוק של המרחק לשדון יש השפעה על איכות התוצאות המתקבלות.<br />
46
איור 38: ניתוח תמונת אירוע שצולם ממצפה רמון [צולם ע"י צוות "אילן" ממצפה רמון<br />
.[2006<br />
איור 39: ניתוח תמונת האירוע אשר צולם בו זמנית משני אתרים [צולם ע"י צוות "אילן" במהלך מחקר<br />
שדונים בעונת החורף<br />
.[2007/8<br />
47
4.4.3 שלב ב - מודל אלקטרוסטאטי<br />
מטען נקודתי מעל משטח מוליך אינסופי מדמה את השדה החשמלי הנוצר מעל סופת רעמים (ראה/י<br />
איור מס' 40)<br />
לאחר הסרה של מטען חיובי מהענן לקרקע, בעקבות התפרקות ברק רבת עוצמה. המודל<br />
מתבסס על פתרון בעיית מטעני דמות תלת ממדית באלקטרוסטאטיקה.<br />
איור 40: השדה החשמלי הנוצר מעל סופת רעמים. השדה החשמלי יוצר משטחים שווי שדה<br />
אשר מהווים ערכי סף להתפרקות חשמלית במזוספירה [באדיבות ד"ר יואב יאיר,<br />
האוניברסיטה הפתוחה].<br />
1)<br />
x<br />
z<br />
0<br />
0<br />
2)<br />
R =<br />
= y<br />
0<br />
= Zs<br />
2<br />
2<br />
2<br />
[(<br />
x − x ) + ( y − y ) + ( z − z ) ]<br />
= 0<br />
1<br />
φ(<br />
R)<br />
= ×<br />
4πε<br />
0<br />
0<br />
Q<br />
R<br />
0<br />
0<br />
חישובי השדה החשמלי הנוצר ממטען נקודתי לטובת המודל:<br />
1<br />
2<br />
3)<br />
4)<br />
=<br />
E(<br />
R)<br />
= −gradφ(<br />
R)<br />
⎡<br />
∂E(<br />
x,<br />
y,<br />
z)<br />
∂ 1<br />
Ez<br />
( x,<br />
y,<br />
z)<br />
= − zˆ<br />
= − ⎢ ×<br />
∂z<br />
∂z<br />
⎢4πε<br />
0<br />
⎣<br />
Q<br />
×<br />
4πε<br />
0<br />
( z − Zs)<br />
3<br />
2 2<br />
2<br />
[ x + y + ( z − Zs)<br />
] 2<br />
Q<br />
2 2<br />
2<br />
[ x + y + ( z − Zs)<br />
]<br />
1<br />
2<br />
⎤<br />
⎥ =<br />
⎥<br />
⎦<br />
48
5)<br />
E z<br />
( x,<br />
y,<br />
z)<br />
Q<br />
4<br />
0<br />
×<br />
השדה החשמלי שיוצר מטען בודד במרחב בגובה Zs מעל ראשית הצירים:<br />
( z − Zs)<br />
= πε<br />
השדה החשמלי שיוצר מטען בודד הממוקם מעל משטח מוליך בגובה<br />
3<br />
2 2<br />
2<br />
[ x + y + ( z − Zs)<br />
]2<br />
6)<br />
E z<br />
לפי שיטת מטעני דמות:<br />
⎡<br />
Q ⎢<br />
( x,<br />
y,<br />
z)<br />
= ×<br />
4πε<br />
⎢<br />
0<br />
⎢<br />
⎣<br />
Zs<br />
( z − Zs)<br />
−<br />
⎤<br />
( z + Zs)<br />
[ ] 3<br />
[ ] 3<br />
2 2<br />
2 2 2<br />
2<br />
x + y + ( z − Zs)<br />
2 x + y + ( z + Zs)<br />
2 ⎥⎥⎥ ⎦<br />
אם מציבים 0=x ו 0=y מקבלים את המשוואה החד ממדית עבור ציר z בלבד ] Fukunishi, Hiraki and<br />
:[2006<br />
7)<br />
E z<br />
Q ⎡ 1<br />
( z)<br />
= × ⎢<br />
4πε<br />
⎣(<br />
z − Zs)<br />
1<br />
−<br />
( z + Zs<br />
2<br />
2<br />
0 )<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎦<br />
8)<br />
78-80 ק"מ.<br />
הנחות עבודה במודל:<br />
עירור החנקן מתחיל ברום של<br />
אלמנטי העמודה נגמרים ברום אשר חושב בשלב ניתוח התמונות.<br />
את ערכי הסף של השדה החשמלי לעירור מולקולות חנקן בגבהים בהם מתחילים ומסתיימים<br />
E k<br />
⎛<br />
= 32<br />
⎜<br />
⎝<br />
N<br />
N<br />
0<br />
⎟ ⎞<br />
⎠<br />
[ KV / cm]<br />
האלמנטים,<br />
אנו מחשבים בעזרת הנוסחה :<br />
נתוני צפיפות המשתנים ברום מתקבלים ע"י האתר ) 0 N צפיפות האוויר בגובה פני הים):<br />
.(4.4.2<br />
http://www.digitaldutch.com/atmoscalc<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
הגורמים הנשלטים במודל:<br />
רדיוס מעגל אלמנטי השדון – נתון הנלקח משלב ניתוח התמונות (סעיף<br />
גודל המטען החשמלי (Q) והרום בו הוא נתון מעל הקרקע (Zs) – נקבע על בסיס נתוני אל"מ<br />
(בתחום התדר נמוך מאוד (ELF שנאספו לגבי התמונות שנותחו בשלב א'<br />
נתונים ה.<br />
האל"מ<br />
שנאספו הינם שינוי מומנט מטען CHANGE) .(CMC- CHARGE MOMENT שינוי מומנט<br />
המטען מוגדר כמכפלה בין גודל המטען החשמלי וגובהו מעל הקרקע, ומתאר מהי כמות המטען<br />
שהועברה מגובה נתון, כתוצאה מפריקת ברק מהענן לקרקע.<br />
ערכי הסף של השדה החשמלי ברום לעירור מולקולות חנקן.<br />
•<br />
•<br />
•<br />
49
אופן פעולת המודל (מודל מרחבי):<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
•<br />
המודל מחשב ע"פ קונפיגורציות מוגדרות של מומנט מטען את ערכי השדה החשמלי בגבהים<br />
בהם אלמנטי העמודה מתחילים ומסתיימים.<br />
המודל בודק בגבהים הנ"ל מהו ערך הרדיוס המרבי אשר בו עדיין יתאפשר עירור של מולקולות<br />
חנקן (משום שהשדה נחלש כפונקציה של המרחק מציר הברק. מעל רדיוס סף זה לא יתרחש<br />
עירור ולא ייוצרו שדונים), ואת הערך המרבי שחושב בכל רום שומר המודל.<br />
לכל ערך רדיוס מרבי שהתקבל מתאים ערך סף של שדה חשמלי אשר יאפשר עירור של<br />
מולקולות חנקן.<br />
לאחר שהמודל סיים את הריצה, הוא מציג גרף המתאר את ערכי הרדיוס המרביים שחושבו<br />
כטבעות מעגליות בגבהים בהם האלמנטים מתחילים ומסתיימים, כמו-כן הוא מציג את מעגל<br />
השדון שחושב בשלב ניתוח התמונות באותם הגבהים הנ"ל לצורך השוואה.<br />
המודל מאפשר לבצע השוואה בין ערכי הרדיוס המרביים שחושבו בעזרתו, לאלו שהתקבלו<br />
בשלב ניתוח התמונות.<br />
תוצאות השילוב בין המודל לניתוח התמונות – דוגמא מס'<br />
באיור מס'<br />
1<br />
41<br />
גודל מומנט המטען הוא<br />
בוצעה הנחה לגבי גובה התחלת העמודות<br />
[Ckm] 2800 (נתוני CMC מ- al., 2007 .(Greenberg et באירוע זה<br />
(80 ק"מ).<br />
ניתן לראות שיש התאמה ברום 70 ק"מ. סיבה אפשרית<br />
לחוסר ההתאמה ברום 80 ק"מ היא בחוסר הידיעה לגבי המרחק המדויק לשדון. בטבלאות מס' 22 ומס'<br />
מוצגים הערכים שהתקבלו מבחינת רדיוסי סף לעירור (ראה/י טבלא מס'<br />
החשמלי (ראה/י טבלא מס'<br />
23<br />
(22<br />
.(23<br />
וערכי סף מתאימים של השדה<br />
טבלא 22: ערכי הרדיוס המרביים (ק"מ) שהתקבלו עבור הרכבים שונים של מומנט מטען 2800<br />
.[Ckm]<br />
לכל קונפיגורציה של ערך CMC אנו מקבלים רדיוס [ק"מ] סף לעירור ברום מוגדר אשר מתאים לערך<br />
סף של שדה חשמלי [וולט/מטר] באותו הרום.<br />
טבלא 23: ערכי הסף של השדה חשמלי לעירור חנקן (V/m) שהתקבלו בהתאמה עבור הרדיוסים של<br />
מומנט מטען<br />
.2800 [CKm]<br />
50
איור 41: תוצאות המודל עבור אירוע<br />
איור 42: תוצאות המודל עבור אירוע<br />
2800[Ckm]<br />
4300[Ckm]<br />
- טווח משוער לשדון (איור עליון).<br />
- טווח מאוכן לשדון (איור אמצעי).<br />
איור 43: בדיקת רגישות המודל כשהאלמנטים מתחילים מרום 80 ק"מ (איור תחתון).<br />
51
תוצאות השילוב בין המודל לניתוח התמונות – דוגמא מס'<br />
באיור מס' 42 גודל מומנט המטען הוא<br />
מס'<br />
2<br />
4300 [Ckm]<br />
(נתוני ה- CMC ניתנו ע"י מר<br />
. (Jo´zsef Bo´r<br />
כי יש התאמה ברום 64 ק"מ והן ברום 70 ק"מ. מתוצאות אלו עולה שגובה העמדות הוא פחות מ- 10ק"מ<br />
ניתן לראות<br />
~ 6)<br />
ק"מ), הסבר אפשרי לכך הוא חוסר דיוק בניתוח התמונה בגלל שצביר העמודות היה צפוף ומרוחק. בטבלאות<br />
24 ומס'<br />
25 מוצגים הערכים שהתקבלו מבחינת רדיוסי סף לעירור (ראה/י טבלא מס'<br />
מתאימים של השדה החשמלי (ראה/י טבלא מס'<br />
(24<br />
.(25<br />
וערכי סף<br />
טבלא 24: ערכי הרדיוס המרביים (ק"מ) שהתקבלו עבור הרכבים שונים של מומנט מטען 4300<br />
.[Ckm]<br />
:25<br />
טבלא ערכי הסף של השדה חשמלי לעירור חנקן<br />
של מומנט מטען<br />
−1<br />
) m V) שהתקבלו בהתאמה עבור הרדיוסים<br />
.[Ckm] 4300<br />
בדיקת רגישות המודל:<br />
המודל מחשב את ערכי הרדיוס המרביים בגבהים מוגדרים מראש אשר נקבעים ע"י השלב הראשון של<br />
ניתוח התמונות. גבהים אלו מחושבים ע"י תוכנת מפת השמיים בהתבסס על כך שהמרחק לשדון ידוע,<br />
וזאת ע"י נתונים של מיקום הברק היוצר את השדון (השדון נוצר מעל הברק שיצר אותו או בהסטה<br />
ממנו al.,2003] [S˜ao Sabbasa et<br />
), או ע"י איכון (טריאנגולציה) משתי נקודות תצפית ויותר. במקרה<br />
ואין נתוני מרחק לשדון קיים ספק לגבי הגובה בו מתחילות ונגמרות העמודות ואז משתמשים בהנחת<br />
העבודה שעירור החנקן מתחיל ברום<br />
80 ק"מ.<br />
התוצאות המוצגות באיור מס' 42 מתבססות על איכון מרחק לשדון ולכן הגבהים היו נמוכים יותר.<br />
בוצעה הרצה למקרה זה בו האלמנטים מתחילים מגובה 80 ק"מ והטווח ~510 ק"מ (ראה/י איור מס'<br />
43). מהשוואה בין איור מס'<br />
42 לאיור 43<br />
מס' 42<br />
ניתן לראות בבירור שהתאמה יותר טובה מתקבלת באיור<br />
(בגלל המרחק המדויק). המודל מבטא את רגישותו ע"פ מידת ההתאמה בין המעגל המחושב<br />
בניתוח האופטי לזה של השדה החשמלי. הנחת גובה לא מדויק של העמודות עשוי לגרום לחוסר התאמה<br />
בין המעגלים.<br />
52
4.4.4<br />
דיון בתוצאות<br />
שיטות המחקר שהוצגו בסעיף הראו כי אכן קיימת אינדיקציה לכך שאלמנטים של שדונים מסוג עמודה<br />
מופיעים במרחב עם סימטריה מעגלית. שיטת ניתוח התמונות מנקודת תצפית אחת הוכחה ככלי יעיל<br />
במצב שבו אין יכולת לבצע איכון על כל עמודה. לדיוק המדידה של מרחק השדון מנקודת תצפית יש<br />
השפעה ניכרת על איכות התוצאות המתקבלות. המודל האלקטרוסטאטי הציע הסבר פיסיקלי אפשרי<br />
לסימטריה מעגלית של האלמנטים תוך שימוש בנתוני מומנט מטען שנאספו בכל אחד מהאירועים.<br />
עם קבלת התוצאות עולות מספר שאלות: אם עוצמת השדה החשמלי חזקה יותר במרכז המעגל (ראה/י<br />
איור מס'<br />
ולא במרכז?<br />
45 ומס'<br />
46) מאשר בטבעת החיצונית מדוע אנו מקבלים רק לעיתים עמודות בהיקף החיצוני<br />
איור 44: התנהגות השדה החשמלי כתלות ברדיוס ברום 80 ק"מ עבור מומנט מטען<br />
איור 45: רדיוסי סף לעירור עבור שדות פריצה שונים (רום 80 ק"מ ומומנט מטען<br />
.2800 [CKm]<br />
.2800 [CKm]<br />
קיימים מספר הסברים אפשריים לכך שאנו מקבלים רק עמודות בהיקף החיצוני:<br />
א. al., [2004]Adachi et הציע שהמקור לחלל במרכז המעגל נובע מהפעימה האלקטרומגנטית שנוצרת<br />
בעקבות הברק שיוצר את השדון. פעימת האל"מ חלשה במרכז המעגל וחזקה בקצוות ומתנהגת כמו<br />
.[m -1 ] ~1/r<br />
כמו<br />
ייתכן ששילוב של הפעימה האלקטרומגנטית הנוצרת ע"י ברק והשדה החשמלי (המתנהג<br />
m],בעל 2- ~[ r/1 2 מקסימום בראשית ונחלש עם הרדיוס) עשויים ליצור התפרקות חשמלית ברדיוס<br />
קריטי לעירור שהוא בתחום שבין הראשית לקצוות [שיחה עם ד"ר יואב יאיר].<br />
ב. ברקים חלשי עוצמה המקדימים את הברק שיוצר את השדון, גורמים לצימוד אלקטרונים חופשיים<br />
למולקולת האוויר ע"י שדה חשמלי הנוצר מעל הסערה, ובעת שלב ההאצה (שדה קווזי סטטי מברק יוצר<br />
שדונים) הם לא נוטלים חלק בתהליך כי אינם חופשיים ולכן אין עמודות במרכז [שיחה עם פרופ'<br />
.[U.Inan<br />
על מנת שהשדות החשמליים הנוצרים בענן יגרמו לצימוד הנ"ל יש צורך לפרוץ את השדה<br />
53
הממסך מעל הסערה. לפי התיאוריה של יצירת שדונים השדה החשמלי יחדור לרום רק אם תהיה הסרה<br />
של מטען חיובי מהענן לקרקע. לכן יש צורך בשרשרת של התפרקויות חיוביות מקדימות "חלשות"<br />
שיהיו מספיק חזקות לחדור למזוספרה ועדיין יישאר מספיק מטען חיובי בשביל ליצור שדונים.<br />
ג. [שיחה של ד"ר יואב יאיר [M.J. Rycroft – לאחר הסרת המטען החיובי מהענן אל הקרקע, קווי<br />
השדה החשמלי היוצאים מהמטען השלילי במרכז הענן נפגשים עם המטען החיובי בתחתית הענן ועם<br />
היונוספרה המוליכה (ראה/י איור מס' 40). צורת קווי השדה מהמטען בפסגה אל היונוספרה היא דמוי<br />
שושנה, כלומר אין קווי שדה שפוגעים במרכז המעגל ולכן לא יוצרו שדונים במרכז המעגל.<br />
כל המקרים שנבחנו במודל מתבססים על ערך סף התפרקות קונבנציונאלית, במקרה של מנגנון האצת<br />
אלקטרונים לדוגמא, נקבל רדיוסי סף לעירור גדולים [דיון במהלך מבחן מסכם לתואר מוסמך].<br />
נקודה נוספת אשר עולה היא, מדוע אנו מקבלים צורות של גזרים במרכז המעגל ועמודות בהיקף?<br />
הסבר אפשרי לתופעה זו הוא שצורת השדון במרכז מושפעת מעוצמת השדה החשמלי במרכז ] Adachi<br />
[et al.,2004<br />
וממשך ההתפרקות החשמלית<br />
.[van der Velde et al.,2006]<br />
ייתכן והתפרקות חשמלית<br />
ארוכה מהרגיל בעלת עוצמת שדה חשמלי חזקה במרכז המעגל תגרום לעירור שטח רב יותר ולכן אנו<br />
מקבלים את צורות הגזרים. לשאלה מדוע לא מקבלים גזרים בהיקף ועמודות במרכז אין הסבר מוצע,<br />
אך ייתכן ובגלל שהשדה חלש בטבעת החיצונית לא ייווצרו צורות מורכבות כמו גזרים, אלה רק עמודות.<br />
מהתוצאות שהתקבלו ניתן לראות כי התקבלו יותר עמודות על פני שטח יותר גדול עבור מומנט מטען<br />
יותר גדול.<br />
סוגיה נוספת שעולה היא מדוע אנו מקבלים רק עמודות ולא עירור של כל המרחב בצורת מלאך או טבעת<br />
היקפית? הסבר אפשר לכך ייתכן וטמון בצפיפות הלא אחידה של אלקטרונים במרחב שייתכן ומושפעת<br />
מגורם שלישי כמו אבק המפוזר מזנב של מטאורים הנשרפים עם חדירתם לאטמוספרה<br />
[al.,2000 ואו שדות גרביטציה [Pasko,1997] המשפיעים על הצפיפות במזוספרה.<br />
במצב שבו קיים שדה ממסך חלקי מעל הסערה ויש חדירת שדות חשמליים למזוספרה כתוצאה<br />
Symbalisty et ]<br />
מהתפרקות ברק חיובי אנו עשויים לצפות בעיוותים אפשריים בצורות השדונים או קבלת צורות חלקיות<br />
של מעגל שדונים.<br />
במקרים בהם צורת חלוקת המטענים בענן הסערה היא מורכבת (סעיף<br />
,[Stolzenburg et al.,1998] (1.2<br />
ניתן לבצע סופרפוזיציה ולהרכיב מטעין דמה המייצג את כל השכבות הלוקחות חלק בתהליך יצירת<br />
השדונים.<br />
28/4/08 -<br />
28 לאפריל<br />
4.5<br />
תוצאות תצפית<br />
בתאריך ה- 2008 בוצעה תצפית מירושלים לכיוון מזרח ישראל אל עבר סופות רעמים<br />
שהתפתחו בירדן במסגרת המטרה החלופית של מחקר זה. בתצפית זו נצפו שתי התפרקויות חשמליות<br />
מעל פסגות העננים. על מנת להבין את התהליך המטאורולוגי שגרם להתפתחות אירוע חריג זה יוצגו<br />
באיורים הבאים התנאים המטאורולוגיים באזור האירוע.<br />
54
4.5.1 ניתוח סינופטי תאריך ה- 28/4/08<br />
טבלא<br />
ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
.28/4/08<br />
:26<br />
55
4.5.2<br />
סיכום ניתוח סינופטי תאריך ה-<br />
28/4/08<br />
בטבלא מס' 26 מתוארים התנאים הסינופטיים שהובילו להתפתחות סופות רעמים במזרח ירדן.<br />
במדבר הירדני-עיראקי שרר לחץ נמוך בקרקע כשמעליו הייתה קיימת נוכחות אפיק רום (אזור נקודת<br />
פיתול ועליית אוויר). מתמונות הלווין ניתן ללמוד על התפתחות העננות באזור ירדן. פסגות העננים הגיע<br />
לרום של 11 ק"מ. טווח העננות מירושלים הוערך בכ- 120<br />
ללמוד<br />
- 150 ק"מ .<br />
ממסלולי גושי האוויר ניתן<br />
שמקור הגושים ברום הגבוה הוא מאפריקה וברום הנמוך מגיע מאזור הים התיכון. ממפת<br />
עוצמת המהירות ניתן ללמוד כי אזור המזרח התיכון היה משמאל לראשו של זרם הסילון ) אזור של<br />
התבדרות ברום), עדות לכך מתקבלת ממפת הדיברגנצייה שמצביעה על התבדרות מובהקת (חיובית)<br />
ברום מעל אזור מדבר ירדן-עיראק. ממפת הערבליות ניתן ללמוד כי קיימת עליית אויר בקרקע<br />
והתבדרות אוויר ברום באזור המדבר הירדני-עיראקי כתוצאה מההסעה החיובית של הערבליות (מסומן<br />
כ- (PVA – positive vorticity advection . מהניתוחים המטאורולוגיים השונים: מסלולי גושי אוויר,<br />
מפות דיבגרנצייה וערבליות, עולה כי התנאים היו כאלה שאפשרו ועודדו התפתחות עננות ערמתית<br />
באזור הנחקר.<br />
4.5.3 התפרקויות חשמליות מעל הפסגות<br />
בשעה UT 19:12:02.384 נצפה בעדשת המצלמה אירוע התפרקות חשמלית מעל פסגות העננים (ראה/י<br />
איור מס' 46). הטווח לאירוע מוערך ב- 150 ק"מ ואורך ההתפרקות היא בקירוב ~<br />
ההתפרקות היה<br />
ק 1<br />
0.15 שניות.<br />
לאחר האירוע התרחשה התפרקות דומה (ראה/י איור מס'<br />
"מ. משך<br />
47) הטווח<br />
המוערך אליה זהה לטווח להתפרקות הראשונה, אך אורכה היה קצר יותר והמבנה שלה היה רחב יותר<br />
לא קיימים נתוני אותות רדיו לשני האירועים (לא נקלט בבולטק, או בחיישני ELF ו .(VLF<br />
איור 46: אירוע ההתפרקות הראשון. תהליך ההתפרקות של התעלה מעל פסגת הענן [צולם ע"י צוות<br />
"אילן" מירושלים<br />
, אפריל .[2008<br />
56
איור 47: ההתפרקות השנייה כפי שנקלטה בעדשת המצלמה [צולם ע"י צוות "אילן" מירושלים,<br />
אפריל<br />
28<br />
.[2008<br />
4.5.4<br />
דיון בתוצאות<br />
באירוע זה כל התנאים הסינופטיים עודדו התפתחות סופות רעמים באזור ירדן. תצפית בוצעה על בסיס<br />
שימוש בכלים חיזוי שתוארו בסעיפים<br />
2.1 ו . 2.2<br />
לדאבוננו לא נמדדו נתונים אל"מ הקשורים<br />
להתפרקות החשמלית גם בחיישן הבולטק וגם בחיישני ה- ELF וה- ,VLF ולכן לא ניתן לקבוע איזה<br />
סוג ברק יצר את ההתפרקות שנצפתה. ע"פ הצורה הנצפית של הענף הבוקע מתוך הענן ייתכן ומדובר<br />
באירוע של<br />
Starter-Blue<br />
al.,2001] .[Wescott et הסיבה לכך שאורך ההתפרקות היה קצר (כ-<br />
1<br />
ק"מ~) נובע מכך שהשדה החשמלי הנדרש לעירור בגובה זה הוא גדול, ולא מאפשר התפתחות סילון<br />
בגלל דרגות עירור גבוהות שנדרשות ברום זה. במהלך המחקר אשר בוצע בחורף נצפו התפרקויות רבות<br />
בתוך פסגות סופות רעמים, אך לא נצפו התפרקויות מסוג זה למעט אירוע חריג אחד של סטרטר כחול<br />
שנצפה ממצפה רמון (ראה/י טבלא מס' ), 6 דבר המחזק את הטענה שהסיכוי לצפות בהתפרקויות<br />
חשמליות מעל סופות חורפיות הוא נמוך בגלל פסגתם הנמוכה.<br />
ניתן להניח שאם פסגות העננים באירוע מסוג זה היו מתנשאות לרום של כ-<br />
15 ק"מ ] et Wescott<br />
,[al.,1998 תנאי השדה החשמלי אשר נחלש עם הרום היו מאפשרים היווצרות סילון כחול קלאסי.<br />
באירוע זה התרחשו שתי התפרקויות בהפרש זמנים קצר של מספר דקות אחת אחרי השנייה מה<br />
שמלמד על כך שהשדה הממסך מעל סופת הרעמים היה כנראה חלש או מעורבב בצורה חלשה עם<br />
המטען בפסגה מה שאפשר את יציאת ההתפרקויות כלפי מעלה<br />
.[Krehbiel, 2008]<br />
מאירוע זה ניתן ללמוד שבעונות המעבר יש לצפות להתפתחות עננות ערמתית באזור המזרח והדרום,<br />
המגיעות לפסגות גבוהות יותר מאילו בדר"כ בעונת החורף.<br />
57
5<br />
דיון מסכם ועבודה עתידית<br />
בעונת המחקר 2007/8 נעשו לראשונה תצפיות לילה מירושלים. לצורך ביצוע התצפיות הוקמה תשתית<br />
טכנית/אלקטרונית על בסיס הניסיון הנרכש מתצפיות קודמות<br />
al.,2007] .[Ganot et אחת החששות<br />
שהופרכו עם תחילת המחקר הייתה בעיית זיהום אור אפשרית באזור ירושלים. למרות שירושלים<br />
סובלת מבעיית זיהום אוויר ,העובדות שירושלים ממוקמת על הר, ועמדת התצפית נמצאת בפאתי<br />
ירושלים אפשרו קבלת תמונות באיכות טובה ללא בעיות חריגות, למעט בעיית החזרת קשתיות הנובעת<br />
מפנס המאיר מול מצלמה. יש לציין שלמרות בעיה זו, באותו הכיוון צולמו מספר שדונים. יתרון נוסף<br />
שסייע למחקר הבזקי האור החולפים היא העובדה שמירושלים קיימת יכולת לצפות מזרחה לעבר<br />
סופות רעמים באזור ירדן ומערב עיראק. בחודש מאי 2007 צולמו התפרקויות חשמליות מתחת לסופת<br />
רעמים שהתרחשה באזור ירדן. המטרה החלופית במחקר זה הייתה לבדוק האם קיימים הבזקי אור<br />
חולפים מעל עננות שמקורה באפיק ים סוף פעיל [2001 al., .[Dayan et בשנה זו התרחש אירוע אחד<br />
בלבד של אפיק ים סוף פעיל אשר כיסה את אזור המרכז בעננות<br />
AC – Castellanus<br />
ולא אפשר לבדוק<br />
את קיומם של הבזקי אורי חולפים מעל סופות רעמים אלו. למרות זאת ב- 28 לאפריל בוצעה תצפית<br />
לעבר סופת רעמים במזרח ירדן שהתפתחה מול המצלמה. באירוע זה צולמו שתי התפרקויות חשמליות<br />
ככל הנראה מסוג ,[Wescott et al.,1998] Blue-starter המגיחות כלפי מעל מפסגות העננים בהפרש זמן<br />
של מספר דקות. זו הייתה עדות ראשונה מהקרקע לפוטנציאל הגלום בחקר סופות מסוג זה. ייתכן<br />
ומחקר עתידי עשוי להראות את קיומם של הבזקי אור חולפים מעל סערות אלו ובכך יהיה ניתן להשוות<br />
את התוצאות שימדדו לתוצאות שנמדדו בארה"ב לגבי סופות קיץ בעלות מאפיינים סינופטיים זהים<br />
(סערות מסוג .[Williams and Yair,2006] (MCS<br />
מחקר זה התפרש מחודש אוקטובר 2007 ועד מאי 2008 וסיפק מידע סינופטי הנפרש לאורך זמן נרחב<br />
(12 נקודות בדיקה), למרות שעונת החורף השנה הייתה שחונה. הסיבה לכך שמספר התצפיות<br />
המוצלחות מירושלים היה גבוה נובע מאופי ההפעלה של עמדת התצפית (ריבוי תצפיות גם אם לא כולן<br />
צלחו). תצפיות מירושלים בוצעו על בסיס המידע שסופק<br />
(סעיפים<br />
2.1 ו ,(2.2<br />
גם בתנאי ראות רעים (שדון נצפה לאחר גשם - אירוע ה-<br />
מהכלים המטאורולוגיים הקיימים ברשת<br />
,(12/2/08<br />
החלטות עצמאית על ביצוע תצפיות לילה (תחזית אם הייתה, נלקחה כהמלצה בלבד) .<br />
ותוך קבלת<br />
מהניתוחים הסינופטיים שבוצעו בסעיף 4.2 עולות מספר נקודות מרכזיות:<br />
•<br />
עונות המעבר הן הפעילות ביותר מבחינה חשמלית, עדות לכך היא ממספר השיא של שדונים<br />
שנצפו באירוע הגשם הראשון שפקד את הארץ בתאריכים ה- 21/22 לנובמבר בו נצפו<br />
אור חולפים<br />
33 הבזקי<br />
28) ספרייטים, ,ELVE 4<br />
וסטרטר כחול אחד)<br />
.<br />
•<br />
העבודה העתידיות אירועים מסוג זה יתרחשו.<br />
יש להיערך לכך שגם בשנות<br />
האזורים הפעילים ביותר המייצרים שדונים הינם בים שבין קפריסין לחופי האגן המזרחי של<br />
הים התיכון ובין הים שבין דרום תורכיה לקפריסין.<br />
58
מנתוני חיישני ברקים עולה כי עם התקרבות סופות הרעמים לחופי האגן המזרחי הפעילות<br />
החשמלית גוברת.<br />
•<br />
על מנת לנסות להשיג את מטרת המחקר בוצע איכון משתי נקודות תצפית al.,2001] .[Wescott et<br />
היות והמרחק לאירועי השדונים שנצפו היה גדול מדי, לא התאפשר ביצוע איכון על כל אלמנט עמודה<br />
בהפרדה זוויתית נדרשת ולכן פותחה שיטה חלופית לניתוח תמונות מנקודת תצפית בודדת. בשיטה זו<br />
ניתן היה לחשב את יחסי הצירים של היטל מעגל השדונים ולהשוותם לסינוס זווית ההגבה למרכז<br />
ההיטל. בדרך זו הוצגו שתי דוגמאות המעידות על אינדקציה לסימטריה מעגלית. בנוסף ניכרה השפעת<br />
דיוק המדידה של מרחק השדון מהתצפית על איכות התוצאות.<br />
על מנת לנסות להסביר את סיבת הופעת מעגל האלמנטים בצורה מיוחדת זו במרחב , פותח מודל<br />
האלקטרוסטאטי המדמה את השדה הנוצר מעל סופת רעמים .[Pasko,2007] גודל מומנט המטען אשר<br />
נמדד בתחום ה- ELF שימש כנתון לצורך יצירת השדה המדומה. המודל שפותח אפשר להראות כי<br />
המקור לסימטריה המעגלית הוא בין היתר נובע מהשדה החשמלי וכי לדיוק מדידת מרחק השדון<br />
מהתצפית גם במקרה זה יש השפעה על איכות התוצאות.<br />
המודל שפותח לא הצליח להסביר באופן מלא את תופעת מעגל אלמנטים של שדון מסוג עמודה במקרים<br />
פרטיים. הועלו מספר רעיונות מתוך ניסיון להסביר מדוע מופיע חלל במרכז המעגל (בחלק מהמקרים):<br />
נוכחות פעימת אל"מ עשויה להשפיע על המבנה במרחב<br />
עם<br />
[Adachi et al.,2004]<br />
ולהסביר מדוע מופיע חלל<br />
במרכז מעגל האלמנטים, צימוד אלקטרונים חופשיים למולקולות אוויר כתוצאה משדות חשמליים<br />
שמקורם בסופת הרעמים עשוי לגרום לחלל שבמעגל השדונים [שיחה עם ,[U.Inan התנהגות קווי השדה<br />
לאחר הסרת המטען החיובי מהענן לקרקע עשויה למנוע היווצרות אלמנטי עמודה במרכז המעגל [שיחה<br />
.[M.J. Rycroft<br />
לסיכום במהלך השנה בוצעה עבודה ענפה של כל צוות "אילן" למרות החורף השחון. נבדקה היכולת של<br />
כל אחת מעמדות התצפית. נרכש מספיק ידע לצורך המשך מחקר השדונים בשנה הבאה. פותחו שיטות<br />
עבודה חדשות ונפתחו כיווני מחקר חדשים בנוגע לתופעות שנתגלו כגון: הסבר מדוע מופיע חצי מעגל<br />
שדונים, מדוע השדונים מופיעים בצורה עקומה לעיתים.<br />
עבודה עתידית מוצעת לשנת העבודה הבאה (שתבוא עלינו לטובה) תכלול: ביצוע תצפיות לילה על סופות<br />
רעמים שמקורן באפיק ים סוף פעיל, ביצוע תצפיות משולבות לווין וקרקע לעבר סופות רעמים במזרח,<br />
בחינת ביצוע ניסוי התפרקות "טאונסנד" בתת לחץ במעבדות של מכון "רקח" לפיסיקה באוניברסיטה<br />
העברית בכדי ללמוד על ההתפרקות החשמלית שגורמת להיווצרות שדונים הן ככלי מחקרי והן ככלי<br />
לימודי על התופעה, ולסיום, המשך המחקר שהחל אל"מ אילן רמון ז"ל בנושא הבזקי אור חולפים.<br />
59
6 רשימת מקורות<br />
י., יאיר., וברוך. ז. (1993), מבוא למטאורולוגיה יחידות 4, 1- האוניברסיטה הפתוחה.<br />
מידע תצפיתי שנאסף ע"י צוות "אילן".<br />
איור שדה חשמלי מעל סופת רעמים באדיבות ד"ר יואב יאיר.<br />
נתוני ELF נמסרו ע"י מר József Bór מצוות מחקר השדונים ההונגרי.<br />
המעבדה לחקר עננים בראשות פרופ' דני רוזנפלד, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית,<br />
גבעת רם ירושלים.<br />
תצלומי שדונים בעולם באדיבות:<br />
מאוניברסיטת ת"א.<br />
מידע על נתוני :CAPE<br />
,O. Van der Velde ,R. Labanti ,Y. Takahashi<br />
.O. Van der Velde<br />
גברת מיכל גנות<br />
60
7 References<br />
Adachi, T., H. Fukunishi, Y. Takahashi, and M. Sato (2004), Roles of the EMP and QE<br />
field in the generation of columniform sprites, Geophys. Res. Lett., 31, L04107,<br />
doi:10.1029/2003GL019081.<br />
Altaratz, O., Z. Levin, Y. Yair, and B. Ziv (2003), Lightning activity over land and sea on<br />
the eastern coast of the Mediterranean, Mon. Weather Rev., 131, 2060– 2070.<br />
Dayan U, Ziv B, Margalit A, Morin E, Sharon D (2001) A severe autumn storm over the<br />
Middle-East: Synoptic and mesoscale convection analysis. Theor Appl Climatol<br />
69:103–122<br />
Füllekrug, M., Eugene A. M., and Michael J.R (Eds.) (2006), Sprites, Elves and Intense<br />
Lightning Discharges, NATO Science Series II: Mathematics, Physics and<br />
Chemistry, Vol. 225.<br />
Ganot, M., Y. Yair, C. Price, B. Ziv, Y. Sherez, E. Greenberg, A. Devir, and R. Yaniv<br />
(2007), First detection of transient luminous events associated with winter<br />
thunderstorms in the eastern Mediterranean, Geophys. Res. Lett., 34, L12801,<br />
doi:10.1029/2007GL029258.<br />
Greenberg, E., C. Price, Y. Yair, M.Ganot, J. Bo´r, and G. Sa´tori (2007), ELF transients<br />
associated with sprites and elves in eastern Mediterranean winter thunderstorms, J.<br />
Atmos. Sol. Terr., 69, 1569–1586.<br />
Hampton, D. L., M. J. Heavner, E. M. Wescott, and D. D. Sentman (1996), Optical spectral<br />
characteristics of sprites, Geophys. Res. Lett., 23(1), 89–92.<br />
Hayakawa, M., T. Nakamura, Y. Hobara, and E. Williams (2004), Observation of sprites<br />
over the Sea of Japan and conditions for lightning-induced sprites in winter, J.<br />
Geophys. Res., 109, A01312, doi:10.1029/2003JA009905.<br />
Hiraki, Y., and H. Fukunishi (2006), Theoretical criterion of charge moment change by<br />
lightning for initiation of sprites, J. Geophys. Res., 111, A11305,<br />
doi:10.1029/2006JA011729.<br />
Hsu, R. R., H. T. Sua, A. B. Chen, L. C. Lee, M. Asfur, C. Price, and Y. Yair<br />
(2003),Transient luminous events in the vicinity of Taiwan, J. Atmos. Sol. Terr.<br />
Phys., 65, 561–566.<br />
Kobayashi, F., T. Shimura, A.Wada, and T. Sakai (1996), Lightning activities of winter<br />
thunderclouds systems around the Hokuriku coast of Japan, paper presented at 10th<br />
International Conference on Atmospheric Electricity, Int. Comm. on Atmos. Electr.,<br />
Osaka, Japan.<br />
61
Krehbiel, P. R., J.A. Riousset, Victor P. P., Ronald J. T., William R., Mark A. S., and<br />
Harald E. E. (2008), Upward electrical discharges from thunderstorms, Nature<br />
Geoscience., 1, 233 - 237, doi:10.1038/ngeo162.<br />
Pasko, V. P., (2007), Red sprite discharges in the atmosphere at high altitude: the<br />
molecular physics and the similarity with laboratory discharges, Plasma Sources Sci.<br />
T., 16 , S13–S29, doi:10.1088/0963-0252/16/1/S02.<br />
Pasko, V. P., U. S. Inan, and T. F. Bell (1997), Sprites as Evidence of Vertical Gravity<br />
Wave Structures above Mesoscale Thunderstorms, Geophys. Res. Lett., 24(14),<br />
1735–1738.<br />
Price, C., M. Asfur, W. Lyons, T. Nelson (2002), An improved ELF/VLF method for<br />
globally geolocating sprite-producing lightning, Geophys. Res. Lett., Vol. 29. No. 3.<br />
Pruppacher, H.R., and Klett, J.D. (2000), Microphysics of Clouds and Precipitation, pp.<br />
792-852, Kluwer Academic Publishers, Norwell, Mass.<br />
S˜ao Sabbasa F. T., Sentman D. D., Wescotta E. M., Pinto Jr. O., Mendes Jr. O., Taylor M.<br />
J. (2003), Statistical analysis of space–time relationships between sprites and<br />
lightning, Vol. 65, 525-535.<br />
Shay-El Y., and Alpert P. (1991), A diagnostic study of winter diabatic heating in the<br />
Mediterranean in relation with cyclones, Quart. J. Roy. Meteor. Soc., Vol. 117, 715-<br />
747.<br />
Stolzenburg, M., W. D. Rust, B. F. Smull, and T. C. Marshall (1998), Electrical structure in<br />
thunderstorm convective regions 1. Mesoscale convective systems, J. Geophys. Res.,<br />
103(D12), 14,059–14,078.<br />
Suzuki, T., M. Hayakawa, Y. Matsudo, and K. Michimoto (2006), How do winter<br />
thundercloud systems generate sprite inducing lightning in the Hokuriku area of<br />
Japan?, Geophys. Res. Lett., 33, L10806, doi:10.1029/2005GL025433.<br />
Symbalisty, M. D. E., Robert A. R-D., Douglas O. R.., David. M. S., Vyacheslav A. Y., and<br />
Michael J. T. (2000), 'Meteor Trails and Columniform Sprites', Icarus., 148, 65–79.<br />
van der Velde, O. A., Á. Mika, S. Soula, C. Haldoupis, T. Neubert, and U. S. Inan (2006),<br />
Observations of the relationship between sprite morphology and in-cloud lightning<br />
processes, J. Geophys. Res., 111, D15203, doi:10.1029/2005JD006879.<br />
Wescott, E. M., D. D. Sentman, H. C. Stenbaek-Nielsen, P. Huet, M. J. Heavner, and D.<br />
Moudry (2001), New evidence for the brightness and ionization of blue starters and<br />
blue jets, J. Geophys. Res., 106(A10), 21,549–21,554.<br />
Wescott, E. M., D.D. Sentman, M.J. Heavner, D.L. Hampton, and O.H.Vaughan Jr. (1998),<br />
BlueJets: Their relationship to lightning and very large hailfall, and physical<br />
mechanisms for their production, J. Atmos. Sol. Terr. Phys., 60, 713-714.<br />
62
Wescott, E. M., H. C. Stenbaek-Nielsen, D. D. Sentman, M. J. Heavner, D. R. Moudry, and<br />
F. T. S. Sabbas (2001), Triangulation of sprites, associated halos and their possible<br />
relation to causative lightning and micrometeors, J. Geophys. Res., 106(A6), 10,467–<br />
10,477.<br />
Wilson, C. T. R. (1925), The Electric Field of a Thundercloud and some of its effects, Proc.<br />
Phys. Soc. London 37 32D.<br />
Yair, Y., P. Israelevich, A. D. Devir, M. Moalem, C. Price, J. H. Joseph, Z. Levin, B. Ziv,<br />
A. Sternlieb, and A. Teller (2004), New observations of sprites from the space<br />
shuttle, J. Geophys. Res., 109, D15201, doi:10.1029/2003JD004497.<br />
Yair, Y., Z. Levin, and O. Altaratz (1998), Lightning phenomenology in the Tel-Aviv area<br />
from 1989 to 1996, J. Geophys. Res., 103, 9015– 9025.<br />
http://apod.nasa.gov/apod/image/redsprite.gif<br />
http://cal-crete.physics.uoc.gr/VLF-sprites/Eurosprite2005.html<br />
http://earthsci.org/processes/weather/wea1/lightening.gif<br />
http://estofex.org/modelmaps/browse_gfs.php<br />
http://flash-eu.tau.ac.il/index.php<br />
http://geophysics.tau.ac.il/personal/ILAN/<br />
http://geophysics.tau.ac.il/personal/ILAN/papers.html<br />
http://ows.public.sembach.af.mil/<br />
http://rumkin.com/tools/gps/degrees.php<br />
http://sonotaco.com/sample/sprite/e_index.html<br />
http://student.britannica.com/eb/art/print?id=3697&articleTypeId=0<br />
http://synlab.huji.ac.il/<br />
http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html<br />
http://williams.best.vwh.net/gccalc.htm<br />
http://www.arl.noaa.gov/hysplitarc-bin/traj1file.pl?metdata=GDAS1<br />
http://www.cdc.noaa.gov/cdc/data.ncep.reanalysis.pressure.html<br />
http://www.cdc.noaa.gov/Composites/Hour/<br />
63
http://www.cdc.noaa.gov/cgi-bin/db_search/DBSearch.pl?Dataset=NCEP+Realtime+Marine&Variable=Sea+Surface+Temperature<br />
http://www.digitaldutch.com/atmoscalc/<br />
http://www.ecmwf.int/<br />
http://www.eumetsat.int/Home/index.htm<br />
http://www.eurekalert.org/features/kids/images/esakids101305_1.jpg<br />
http://www.garmin.com/products/gps18oem/spec.html<br />
http://www.geocities.com/kiwi_36_nz/kiwi_osd/kiwi_osd.htm<br />
http://www.google.co.il<br />
http://www.ims.gov.il<br />
http://www.mezegavir.net<br />
http://www.mezegavir.net/read.php?id=433<br />
http://www.spritesandjets.com<br />
http://www.stargazing.net/astropc/<br />
http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsavneur.html<br />
http://www.xs4all.nl/~aobauer/goliath.htm<br />
http://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-3319572,00.html<br />
64
Abstract:<br />
This work will present the results from the sprite campaign conducted in Israel in winter<br />
2007/2008. It will show the calculated triangulation results which are based on stereo<br />
photography from two observation sites. It will show that in some cases the elements of<br />
columniform sprites are arranged in a circular form directly above, or a little offset, to the<br />
vertical direction from the location of the parent lightning, by using a technique for analysis<br />
of sprite image from single observation site combined with electrostatic-model which will<br />
also try to suggest an explanation for indication of circular symmetry in columniform<br />
sprites. This work will also present result from the observation of upward electric<br />
discharges above thunderstorms in east Jordan, and its pre-synoptic analysis before the<br />
events.<br />
.
An Investigation of the Three Dimensional Spatial Organization of Sprite Elements in the<br />
Atmosphere<br />
submitted by:<br />
Elyakom Vadislavsky<br />
Under the supervision of:<br />
Dr. Carynelisa Erlick-Haspel<br />
Dr. Yoav Yair<br />
July<br />
2008<br />
Department of Atmospheric Sciences<br />
Division of Earth Sciences<br />
Faculty of Mathematics and Natural Sciences<br />
The Hebrew University of Jerusalem
An Investigation of the Three Dimensional Spatial Organization of Sprite Elements in the<br />
Atmosphere<br />
submitted by:<br />
Elyakom Vadislavsky<br />
Under the supervision of:<br />
Dr. Carynelisa Erlick-Haspel<br />
Dr. Yoav Yair<br />
July<br />
2008<br />
Department of Atmospheric Sciences<br />
Division of Earth Sciences<br />
Faculty of Mathematics and Natural Sciences<br />
The Hebrew University of Jerusalem
Change language