מבוא:

הבזק ירוק היא תופעה אופטית נדירה וקצרה המתרחשת מעל השמש (או גוף שמימי אחר) בדיוק בזמן השקיעה או הזריחה, בה נראה כתם או הבזק בצבע ירוק למשך שניות בודדות. התלמידות בחרו לחקור תופעה זו מתוך סקרנות להבין תופעות טבע מיוחדות ולחקור את התהליכים הפיזיקליים העומדים מאחורי היווצרותה, מעבר לחומר הנלמד בבית הספר.

מטרת המחקר:

המטרה המרכזית של החקר היא להבין את התנאים הפיזיקליים הנדרשים להיווצרות תופעת ה"הבזק הירוק". המחקר שואף להסביר כיצד תכונות האור (כמו שבירה ונפיצה) יחד עם מאפייני האטמוספרה של כדור הארץ (כגון שינויי טמפרטורה, לחץ וצפיפות האוויר) חוברים יחד כדי ליצור את התופעה האופטית הזו.

• כיצד אור נשבר במעבר בין תווכים שונים?
• כיצד אורך הגל (צבע האור) משפיע על זווית השבירה שלו?
• כיצד שינויים בטמפרטורה ובלחץ משפיעים על מסלול האור באטמוספרה?
• מדוע ההבזק הירוק נראה רק בתנאים מסוימים (כמו הופעת מיראז')?

מערך ומהלך המחקר:

המחקר שילב עבודה ניסויית במעבדה יחד עם סימולציות ממוחשבות, וכלל מספר שלבים:

ניסוי 1 (שבירה במים): בדיקת חוק סנל על ידי העברת אור דרך מים כדי להבין את עקרון שבירת האור במעבר בין חומרים בצפיפות שונה.

ניסוי 2 (שבירת צבעים שונים – נפיצה): בדיקת מעבר של צבעי אור שונים דרך תווך. הניסוי נועד להראות שלאורכי גל שונים יש מקדמי שבירה שונים (אור ירוק/כחול נשבר בזווית גדולה יותר מאור אדום).

ניסוי 3 (השפעת טמפרטורה): מדידת גרדיאנט (שינוי) הטמפרטורה מעל משטח חם (פלטה). מטרת ניסוי זה הייתה לדמות את שינויי הטמפרטורה והצפיפות של האוויר מעל פני הים, המשפיעים על מסלול קרני האור.

ניסוי 4 (השפעת לחץ בואקום): שימוש בתא ואקום כדי להראות כיצד שינויים בלחץ האוויר גורמים לשינוי במסלול האור, בדומה לשינויי הלחץ באטמוספרה בגבהים שונים.

סימולציות ממוחשבות: * סימולציה ראשונה: דימוי של שבירת האור באטמוספרה. נצפה כי נוצרת טבעת ירוקה בקצה העליון של השמש, אך גודלה הוא רק כ-4% מגודל השמש – כלומר, היא קטנה מדי מכדי שהעין האנושית תוכל להבחין בה.

סימולציה שנייה: הוספת אפקט של "מיראז'" (Mirage – תעתוע ראייה הנוצר מהפרשי טמפרטורה משמעותיים בשכבות האוויר הנמוכות).

דיון ומסקנות:

.הסימולציה השנייה הראתה שכאשר מתקיים "מיראז'" (הבדלי טמפרטורה חריגים הגורמים לעיקום חזק של קרני האור, נפוץ מעל הים), הטבעת הירוקה מוגדלת פי 7.5. הגדלה זו היא שמאפשרת לעין האנושית לראות את הכתם הירוק בשקיעה. לכן, נוכחות של מיראז' מעלה משמעותית את הסיכוי להיווצרות ולראיית ההבזק הירוק.