● دید کلی
اغلب در جادههای آسفالته مستقیم یا در بیابانها ، منظره آب یا برکهای دیده میشود. که وقتی به سوی آن حرکت می کنیم، آن هم با همان سرعت و در همان جهت پیش می رود، یا وقتی نزدیکش می شویم، از نظر محو می گردد. این منظره سراب است. سراب یک فریب طبیعت است. که در شرایط معین جوی چشم ما را دچار خطای دید می کند
● چرا سراب پدید می آید؟
علت پیدایش سراب این است که در روزهای گرم ، پرتوهای خورشید که به سطح زمین می رسند، آن را گرم می کنند. لایه های هوایی که نزدیک سطح زمین قرار دارند، نسبت به لایه های بالایی ، گرمتر و در نتیجه رقیقتر می شوند.
حال پرتوهای خورشید برای رسیدن به سطح زمین باید از محیط غلیظ وارد محیط رقیق شوند ، لذا پرتوهای شکست مربوط به آنها از خط عمود دورتر می شوند. زمانی که پرتوهای تابشی خورشید به زاویه حد می رسند. دیگر وارد لایه رقیق نخواهند شد. در نتیجه بازتابش داخلی کلی رخ داده و این پرتوها به سمت بالا برمی گردند.
پرتوهای بازتابی ضمن برخورد با ذرات هوا ، رنگ آبی را بیش از سایر رنگها پراکنده کرده و موجب می شوند، که ناظر رنگ آبی را روی سطح زمین ببیند. و تصور کند که آنجا برکه ای وجود دارد. به بیان ساده تر لایه هوا مانند آینه عمل کرده و آسمان را در خود منعکس می کند و آن را به شکل برکه آبی در برابردیدگان ما هویدا می سازد. در این هنگام است که با یک سراب روبرو می شویم. در زمین هایی که بطرف بالا شیب دارند، پرتوهای بازتابی بیشتری به ما می رسد و احتمال رویت سراب افزایش می یابد.
● سراب در دریا
سراب در دریا نیزبصورت معکوس دیده می شود. البته این در جایی است که هوای مجاور آب، سرد بوده و در بالای آن نیز هوای گرمی قرار گرفته باشد، آنگاه کشتیهایی که از دور می آیند و در پشت افق پنهانند، بوسیله این هوای گرم طوری منعکس می شوند. که ما آنها را در آسمان شناور می بینیم.
یکی از سرابهای معروف در جزیره سیسیل در تنگه مسینا رخ می دهد. در شرایط جوی مذ کور شهر مسینا در آسمان منعکس می شود و افرادی که در آبهای تنگه مجاور کشتیرانی می کنند، این شهر را درهوا شناور می بینند. ایتالیاییها نام این سراب را فاتامورگانا گذاشته اند، زیرا گمان می کنند که جنی به نام مورگان آن را پدید آورده است
● سراب کیهانی
با وجود پیشرفتهای زیادی در زمینه کیهان شناسی ، معمایی که هنوز هم حل نشده ، مقدار چگالی ماده موجود در جهان است. چون قسمت نامشخصی از ماده بصورت نامرئی است، امکان دستیابی به مقدار آن برای اخترشناسان تقریبا غیر ممکن است. ولی اخیرا آنها پدیده تازهای کشف کردهاند که نوید روشن کردن بسیاری پرسشها را پیرامون مقدار تام ماده مرئی و نامرئی در کائنات و پراکندگی آن را در فضا به ما میدهد. این کشف عبارتست از پدیده سرابهای جاذبهای.
● سراب های گرانشی
"سرابهای جاذبهای" زمانی حاصل میشوند که دو ستاره یا بیشتر که در فاصلههای متفاوتی از زمین واقع شدهاند، بصورت کامل با کره زمین روی یک خط قرار گیرند و بنظر برسد که در آسمان باهم برخورد کردهاند. روشنایی دورترین ستاره برای رسیدن به ما باید از میدان گرانشی نزدیکترین ستاره بگذرد و در این عبور منحرف میشود. این انحراف روشنایی یک تغییر شکل و حتی نوعی تکثیر تصویر از ستاره پدید میآورد
▪ پیش بینی سراب جاذبهای
آلبرت انیشتین در سال ۱۹۳۶ با استفاده از نسبیت عمومی نشان داد که اگر از دید ناظر رصد کننده ، دو ستاره با کره زمین روی یک خط قرار گیرند، دورترین ستاره علاوه بر تصویر عادی خود که یک نقطه است، تصویر دیگری به شکل یک حلقه نورانی در اطراف آن نقطه روشن ، پیدا خواهد کرد. این حلقه نورانی ، نوعی سراب کیهانی و نوعی توهم بصری است زیرا در عالم حقیقت وجود ندارد. آلبرت انیشتین همخط شدن دو ستاره با زمین را امری بسیار غیر محتمل میدانست و این پدیده را فقط بصورت تئوری ارایه داده بود.
● عدسی گرانشی
در پدیده سراب کیهانی ، ستاره نزدیکتر که قوه جاذبه آن ، روشنایی ستاره دورتر را منحرف میکند، "عدسی جاذبهای" نامیده میشود. این ستاره مانند عدسی عینک ، روشنایی ستاره را منحرف می کند تا سراب جاذبهای را پدید آورد. یک سال بعد از ارایه نظریه آلبرت انیشتین ، "فریتز زوایکی" همان کسی که موضوع ماده نامرئی را مطرح کرد با قبول تئوری آلبرت انیشتین ، به جای ستاره ها، کهکشانها و انبوه های کهکشانی را به عنوان عدسی گرانشی پیشنهاد کرد.
● کشف سراب کیهانی
۴۲ سال بعد از ارائه این نظریات ، در سال ۱۹۷۹ یک جفت کویزار اجسام ستاره مانند بسیار دور کشف شد که خیلی به هم نزدیک و شبیه بودند. فیزیکدانان بر این اعتقاد شدند که این شباهت حیرت انگیز حاصل تصادف نیست، یکی از این کویزارها می تواند سراب گرانشی کویزار دیگری باشد. ولی در این مورد می باید عدسی گرانشی آن را هم کشف می کردند.
پس از رصدهای دقیق ، کهکشانی کشف شد که روی یکی از کویزارها قرار گرفته بود. بدین ترتیب نخستین سراب کیهانی کشف شد. در آنچه دیده می شد، یک کویزار بیش نبود، و کهکشانی که بین این کویزار و زمین بصورت هم خط واقع شده بود، به عنوان عدسی گرانشی عمل کرده و دومین کویزار را بصورت سراب پدید آورده بود. پس از آن سرابهای دیگری نیز کشف شد. حتی حلقه های نورانی که آلبرت اینشتین پیش بینی کرده بود، در جهت انبوه های کهکشانی دیده شدند.
● رابطه بین سراب کیهانی و ماده نامرئی
یک سراب کیهانی ، حاصل و نتیجه تداخل عمل پیچیده میان روشنایی یک جسم نورانی سماوی ستاره ، کویزار ، کهکشان یا انبوه کهکشانها) و میدان گرانشی یک عدسی گرانشی است. میدان جاذبه به توده تمام ماده (مرئی یا نامرئی) و تقسیم پراکندگی فضایی آن در عدسی بستگی دارد. از طرف دیگر ، مسیر روشنایی نیز تحت تاثیر میدان جاذبه گرانشی تمام مواد بین کهکشانی )مرئی یا نامرئی) است و تقسیم پراکندگی فضایی آن در عدسی بستگی دارد. از طرف دیگر ، مسیر روشنایی نیز تحت تاثیر میدان جاذبه گرانشی تمام مواد بین کهکشانی (مرئی یا نامرئی) است که میتواند میان جسم نورانی و عدسی و میان عدسی و زمین وجود داشته باشد.
بنابراین سرابهای کیهانی قادرند مارا نه تنها در مورد توده نامرئی در عدسیها ، بلکه درباره فضای میان کهکشانی نیز آگاه سازند. لی یافتن سرابهای کیهانی کار آسانی نیست و مقدار سرابهایی که تا کنون یافته شده انگشت شمار است. این کمیابی دلیل آنست که فضای میان کهکشانی نمی تواند پر از سیاهچاله های یک تکه توده دار (حدود یک میلیارد برابر توده خورشید) باشد. زیرا این سیاهچاله ها عدسی های گرانشی بسیار خوبی هستند. فیزیکدانها امیدوارند با کشف سرابهای کیهانی ، بیشتر اسرار توده نامرئی کائنات را آشکار کنند.
