טבעם של אזורי האלם

בשנת 1902 בשעת שהתפוצצו מחסני התחמושת במוסקבה, נשמעו קולות הפיצוצים העזים אף בירוסלבל, המרוחקת כמאתיים ק"מ משם, אולם בין פאתי מוסקבה לבין קלוגה המצויה במרחק 160 ק"מ ממנה, לא הגיע כל קול של פיצוץ.

בשנת 1871 התקיפו הגרמנים את פאריס. אזרחים צרפתים שהתקרבו אל העיר ראו אותה תחת ענני עשן, אך עם זאת הופתעו מן הדממה המוחלטת. הם התרשמו שהקרב הופסק כי בכל הבוקר ההוא לא הגיע לאוזניהם שום קול ירייה. מאוחר יותר נודע להם שהתותחים הגרמנים לא פסקו לירות מן השעה שמונה בבוקר. בכל זאת דיווחו כי לא שמעו את קול רעמי הפגזים, אף שאלה נורו במרחק לא רב מן המקום אשר בו נמצאו.

בשנת 1862, בעת אחד הקרבות שהתחוללו במלחמת האזרחים האמריקנית, הזדמן לכמה תושבים להימצא במרחק של שלושה ק"מ משדה המערכה. הם סיפרו שראו בבירור את אש היריות של שני הצדדים, ואף את עשן הלהבות הפורצות מלועי התותחים. במהלך הקרב השתתפו כחמישים אלף חיילים וכמאה תותחים, אולם למרות צלילות האוויר לא שמעו את קול רעמי הנפץ.

מקרים אלה ונוספים היו ידועים למדע במשך עשרות שנים, ולא נודעה להם תשובה ברורה. היו שראו בתופעה המוזרה אשליית דמיון, שקר מתועב או בעיות שמיעה הנובעות משיכרוּת יתר, אך היו גם שסברו שמדובר בהתרחשויות אמיתיות שלא נמצא להן הסבר. תופעות פאראנורמליות קיבלו תמיד הסבר אלוהי או צידוק דתי באותם ימים, ובשל כך מיעטו לחקור אותן.

כשהצפירה נפסקת

בסוף המאה ה-19 ערך הפיזיקאי האנגלי טינדאל ניסיונות בהעברת הקול. הוא גילה כי לעיתים נפסקת קליטת קולות הצפירה של הרכבת לאורך כמה ק"מ, אבל עשויה להופיע שוב במרחק גדול בהרבה. לאחר שאיש מדע אישר זאת, קיבלו כולם את העובדה שלקול ישנן תכונות שעדיין לא הצליחו לעמוד על טיבן, חלקן אף מסתוריות בהחלט.

משהיה ברור כי הקול עובר דרך האוויר, וכי קליטתו תלויה דווקא בתכונות האוויר, החלו החוקרים לתהות כיצד מופיעים באוויר מפעם לפעם מעצורים סמויים מן העין, אך אטומים בפני גלי הקול. הואיל ומעבר למרחק מסוים ניתנים הקולות להיקלט שוב, הם הניחו שגלי הקול עקפו את המעצור או שפסחו עליו. את כל מאווייהם השקיעו בניסיונות מורכבים לגלות את מהותו של המעצור. בסופו של דבר, נמצא ההסבר דווקא בבדיקות מטאורולוגיות פשוטות. הניסיונות המרובים שנעשו לשם הבהרת תופעת האלם, הוכיחו שסיבתה נעוצה בשינויי הטמפרטורה בשכבות השונות של האטמוספרה.

כדי לברר מדוע נאלמים גלי הקול במקומות מסוימים, שומה יש להבהיר תחילה מה הם גלים באופן כללי. הכול יודעים כיצד נוצרים גלים במים שקטים כשנופל לתוכם חפץ כלשהו. במקרה זה מתהווים מספר מעגלים המתפשטים סביב נקודת הנפילה. מעגלים אלה הם בעצם עליה וירידה של המים. רק התנועה מתפשטת בעוד שהמים נשארים במקומם, כשהם מתנודדים למעלה ולמטה. בזה אפשר להבחין על ידי הנחת כדור על פני המים. כאשר ישוכו הגלים נראה שהכדור הצף נותר במקומו.

אותה תופעה מתרחשת גם באוויר בזמן התפשטות גלי הקול. בדומה לתנודות במים, גם תנודות האוויר הנגרמות על ידי הקול, מתפשטות במהירויות שונות בהתאם לסביבה, ובכיוון ישר מנקודת ההפרעה. כשעובר גל מסוג זה מסביבה אחת לשנייה, משתנית מהירותו וכן משתנה כיוון ההתפשטות. המושג המוכר בשם "שבירת גל" מציין את התופעה של שינוי הכיוון, ומשותף לכל המופעים הגליים כגון הקול, האור והרדיו.

הכל תלוי בטמפרטורה

גלי הקול משנים את כיוונם בעוברם משכבת אוויר בעלת טמפרטורה מסוימת לשכבת אוויר בעלת טמפרטורה אחרת. בשכבת אוויר בעלת טמפרטורה גבוהה עולה מהירות הקול, ולעומת זאת היא יורדת בשכבת אוויר קרה יותר. למשל, בשעות הבוקר של הקיץ קרות יותר שכבותיו העליונות של האוויר, מכיוון שהטמפרטורה שלהן צנחה במשך הלילה. לעומתן, האוויר שבא במגע עם הקרקע התקרר פחות ועודנו חם.

בערב משתנה המצב כששכבותיו העליונות של האוויר מתחממות בעוד שבשכבות שמתחת להן פוחתת הטמפרטורה. לפיכך, יתכן שבמזג אוויר מסוים יהיה מצוי בשכבות הגבוהות אוויר חם יותר מאשר בשכבות התחתונות ואז לא ישמע הקול באזור הקרוב למקורו, מכיוון שהגלים נשברו כלפי מעלה. באזור מרוחק יותר יישמע הקול כי לשם מגיעים הגלים כשהם מוחזרים משכבת האוויר העליונה והחמה.

גלי הקול משנים, אם כן, את כיוונם ונשברים בעוברם משכבת אוויר צפופה לשכבה דלילה יותר. למשל, בפוגשם שכבת אוויר קרה, מתעקמים הגלים באופן רצוף ונוצרת התופעה הידועה בשם מיסוך קול. בתנאים רגילים מבחינים כי גווני הקול דוהים לאיטם ככל שהמרחק גדל.

אולם, במקרים יוצאים מן הכלל, פוגשים גלי הקול שכבות אוויר חמות יותר ויותר. כתוצאה מכך, חדלים גלי הקול להתרומם ואף מוחזרים ארצה. ברם, בינתיים יצרו גלי הקול קשת שאורכה תלוי הן בדרגת החום והן בגובה של שכבת האוויר שממנה הם מוחזרים. על פני הקרקע נוצר, אפוא, מעין גשר אשר עליו עוברים גלי הקול, אולם בנפח האוויר שמתחתיו שורר שקט. לסביבה הזו אנו קוראים אזור האלם.

תופעת אזור האלם ידועה לא רק בגלי הקול, אלא גם בגלי הרדיו. ידוע כבר כי בסביבת כל תחנת רדיו קיים אזור אלם, שבו לעיתים לא נקלט אות התחנה, אולם במרחק רב משם נקלט שוב האות מחדש. כאמור, השכבות הגבוהות של האטמוספרה מחזירות את גלי הרדיו ארצה, אחרי שהקימו מעין גשר מעל אזור האלם.