اگر خوب در این ویدیوی زمان‌گریز (دور تند) که از درون ایستگاه فضایی بین‌المللی گرفته شده دقت کنید موشکی را خواهید دید که دارد از زمین به سوی مدار می‌رود.
این موشک روسی سایوز-اف‌جی است که ده روز پیش از پایگاه فضایی بایکونور قزاقستان راهی فضا شد تا محموله‌ی مورد نیاز فضانوردان را در گردونه‌ی پروگرس ام‌اس-۱۰ (یا ۷۱پی) به ایستگاه فضایی برساند.
در این ویدیوی ۹۰ ثانیه‌ای که فشرده‌ی تقریبا ۱۵ دقیقه است، روشنایی شهرها و ابرها را در پایین، سمت راست می‌بینیم، همچنین نوارهای آبی و طلایی هواتاب در جو زمین که مانند خطی کج در نیمه‌ی راست تصویر دیده می‌شود، و ستارگان دوردستی که در بالا سمت راست، پشت زمین غروب می‌کنند.
بخش پایینی موشک که از آن جدا شده را می‌بینیم که بر زمین سقوط می‌کند [ثانیه‌ی ۴۶ به بعد] و همزمان، گردونه‌ی روباتیک پروگرس هم برای نزدیک شدن به ایستگاه، پشیران‌هایش را روشن می‌کند.
ایستگاه فضایی بین‌المللی در این ماه ۲۰ سالگی‌اش را جشن می‌گیرد. هم‌اکنون سه فضانورد در این آزمایشگاه مدارگرد به سر می‌برند و با کارها و آزمایش‌های علمی بی‌شماری که انجام می‌دهند دانش بشر را گسترش داده و صنایع بازرگانی در مدار پایین زمین را برای آینده امکان‌پذیر می‌کنند.

اما این سیاهی چیست که به سوی ایستگاه فضایی می آید؟

روزی در اوایل سال ۲۰۱۰، فضانوردان ساکن ایستگاه فضایی بین المللی (ISS)، نخست این ناشناس را در دوردست دیدند. اندکی بعد بزرگ تر شد و به شکل یک تیرگی در آمد که بر پس زمینه ی روشن افق زمین، به حالت ضدنور و تمام تیره دیده می شد.

لکه ی تیره باز هم نزدیک تر آمد و کم کم چهره ی یک فضاپیما را به خود گرفت. و سرانجام این سیاهی ناشناس خود را کاملا نمایان کرد و همه دریافتند که شاتل فضایی اندیور (Endeavour) است. اندکی بعد نیز چنان که انتظار می رفت، در کنار ایستگاه مدارگرد فضایی پهلو گرفت.

فضاپیمای اِندِور (به انگلیسی: Space Shuttle Endeavour) نام یکی از ۳ فضاپیمای باقی‌مانده در ناوگان شاتل در سازمان هوانوردی و فضایی ملی آمریکا (ناسا) است که از سال ۱۹۹۲ تا ۲۰۱۱ در مأموریت‌های ارسال فضانوردان و قطعات فنی به ایستگاه بین‌المللی فضایی را به عهده داشت. این فضاپیما به یاد اولین کشتی جیمز کوک، دریانورد و کاشف و ستاره‌شناس انگلیسی قرن ۱۸ نامگذاری شده‌است. در سفرهای اولیهٔ جیمز کوک با اندیور، او برای دیدن گذر زهره از بین زمین و خورشید به جنوب اقیانوس آرام رفت. عبور زهره بین زمین و خورشید این امکان را به ستاره‌شناسان می‌دهد که فاصله ی زمین تا خورشید را اندازه بگیرند و از این به عنوان واحدی برای اندازه‌گیری فضا استفاده کنند. در سال ۱۷۶۹، کوک اولین کسی بود که نقشه ی نیوزلند را به‌طور کامل کشید و همچنین به هاوایی سفر کرد.
در تصویر امروز شاتل فضایی اندیور که در حال پیش آمدن به سوی ایستگاه است، در نزدیک افق سیاره ی زمین دیده می شود، جایی که لایه های گوناگون هوای زمین را به خوبی می توان دید. درست پشت شاتل لایه ی میان‌سپهر (مزوسفر) را می بینیم که به رنگ آبی دیده می شود. لایه ای که سفید به نظر می رسد، پوش‌سپهر (استراتوسفر) است و لایه ی نارنجی رنگ هم وردسپهر (تروپوسفر).

جو زمین بالاترین بخش تشکیل‌دهندهٔ کرهٔ زمین است که مخلوطی از گازهایی از جمله نیتروژن (۷۸٪)، اکسیژن (۲۱٪)، آرگون (۰٫۹٪) و کربن دی‌اکسید (۰٫۰۳٪) است. جو زمین از سطح زمین آغاز شده و تا ارتفاع ۱۰٫۰۰۰ کیلومتر (۶٫۲۰۰ مایل) ادامه می‌یابد و پنج لایهٔ اصلی تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر را در بر می‌گیرد. مولکول‌های ازون که لایهٔ ازون را تشکیل می‌دهند، در استراتوسفر قرار دارند و از ورود پرتوهای فرابنفش خورشیدی جلوگیری می‌کنند و موجب ادامهٔ زندگی بر سطح زمین می‌شوند. سردترین بخش جو زمین با دمای ۹۰- درجهٔ سانتی‌گراد در بالای مزوسفر قرار دارد. یونوسفر، مگنتوسفر و کمربند تابشی وان آلن بخش‌های جداگانه‌ای در جو با توجه به ویژگی‌های الکترومغناطیسی هستند.

جو نخست زمین حدود ۴٫۵۷ میلیارد سال پیش شکل‌گرفت که شامل گازهای هیدروژن و هلیم بود؛ که پس از مدتی به‌دلیل سبک بودن، بر گرانش زمین غلبه کردند و به فضا گریختند. جو دوم حدود ۳٫۵ یا ۲٫۷ میلیارد سال پیش شکل‌گرفت و شامل گازهایی مانند بخار آب، کربن دی‌اکسید و آمونیاک بود. با فعالیت باکتری‌ها و انجام فرایند فتوسنتز و عوامل دیگر، اکسیژن در جو آزاد شد و موجب شکل‌گیری جو سوم شد. در این زمان، ابردوران پیدازیستی شکل‌گرفت که طی آن جانوران با تنفس اکسیژن، زندگی‌های جانوری را تشکیل دادند.

هرچه از سطح زمین به ارتفاعات می‌رویم، فشار هوا و چگالی کاهش می‌یابد. مجموع جرم جو زمین ۱۰۱۸×۵٫۵ کیلوگرم است. بخشی از نور خورشید در جو پراکنده می‌شود. نور خورشید دارای طیف‌های الکترومغناطیسی مختلفی است که یکی از آن‌ها طیف مرئی است که انسان قادر به تشخیص آن است. ضریب شکست هوا ۱٫۰۰۰۲۹ است. گردش جوی موجب توزیع گرما در سطح زمین می‌شود. سه چرخش پایه در گردش عرضی به نام‌های سلول هادلی، سلول فرل و سلول قطبی وجود دارند.

مزوسفر یا میان‌سپهر (به انگلیسی: Mesosphere) سومین لایهٔ تشکیل‌دهندهٔ جو زمین است که از ارتفاع حدود ۵۰ کیلومتر آغاز شده و تا ارتفاع حدود ۸۵ کیلومتر ادامه می‌یابد.

پوشَن‌سپهر یا استراتوسفر (به انگلیسی: Stratosphere) دومین لایهٔ بزرگ اتمسفر که بالای تروپوسفر و پایین مزوسفر قرار دارد، استراتوسفر نامیده می‌شود. افزایش تدریجی دما از ویژگی‌های آن است. یکی دیگر از ویژگی‌های استراتوسفر میزان نسبتاً زیاد گاز اوزون (O۳) به‌ویژه در اطراف لایهٔ استراتوپوز است که ضخامتی حدود ۱۶ تا ۳۰ کیلومتر دارد و لایهٔ ازن (به انگلیسی: Ozone Layer) نیز در این لایه را تشکیل می‌شود، دما در بعضی نواحیِ این لایه به °۶۰- سانتی‌گراد (°۷۶- فارنهایت یا ۲۱۳ کلوین) می‌رسد. این لایه از نظر جلوگیری از اثرات مرگبارِ تابش‌های شدید فرابنفش با وجود اوزون موجود در آن بسیار مؤثر است. از طرف دیگر گاز ازن (O۳) توأم با کربن دی اکسید (CO۲) اثر بسزایی در پراکندگی عمودی دما دارد. استراتوپوز (به انگلیسی: Stratopause) مرز میان این لایه و لایهِ فوقانیِ آن یعنی مزوسفر، از ارتفاع حدود ۵۱ کیلومتری شروع شده و ناحیهٔ انتقالی بین استراتوسفر و مزوسفر را تشکیل می‌دهد.

وردسپهر یا تروپوسفر (به انگلیسی: troposphere)پایین‌ترین لایه جو زمین است. این لایه ۷۵ درصد کل جرم جو و تقریباً تمام بخار آب و ذرات معلق درون جو زمین را در آن قرار دارد. میانگین ارتفاع وردسپهر از سطح زمین ۱۷ کیلومتر است. این ارتفاع در نواحی استوایی و نزدیک به استوا به ۲۰ کیلومتر هم می‌رسد. در نزدیکی قطب در تابستان به ۷ کیلومتر کاهش می‌یابد.

تروپوسفر از کلمه یونانی tropos یا تروپوس به معنی ترکیب کردن گرفته شده‌است و انعکاس گر این واقعیت است که ترکیب توربولانت نقش مهمی در ساختار و وضع ترپوسفر دارد. اکثر پدیده‌هایی که ما به هوای روزمره ربط می‌دهیم، در ترپوسفر اتفاق می‌افتند.

گشت‌کره همواره حاوی مقدار زیادی بخار آب است. مقدار این آب به اندازه‌ای است که می‌تواند تمام سطح زمین را با لایه‌ای از آب به ضخامت ۲٫۵ سانتی‌متر بپوشاند. این میزان آب همواره به صورت بارش به سطح زمین آمده و از نو در اثر تبخیر وارد هوا می‌شوند. زمان این گردش به‌طور میانگین ۹ روز است. پایین‌ترین بخش تروپوسفر که در آن اصطکاک با سطح زمین در جریان هوا تأثیر می‌گذارد، لایهٔ مرزی سیاره‌ای است. ضخامت این لایه بسته به شکل زمین در ان ناحیه و زمان روز معمولاً بین چند صد متر تا ۲ کیلومتر می‌باشد.

بالاترین بخش تروپوسفر یا در حقیقت همان مرز بین تروپوسفر و استراتوسفر که اصطلاحاً تروپوپاز (tropopause) نامیده می‌شود، محلی است که در آن کاهش دمای اتمسفر متوقف شده و از آن نقطه به بالا شاهد افزایش دمای اتمسفر خواهیم بود.

تصویر زیر را هم ببینید. پرتاب این شاتل شبانه انجام شد و نمایشی زیبا داشت. از جمله کارهایی که در این ماموریت انجام گرفت، تحویل مدول “آرامش” (Node-۳ یا Tranquility) به ایستگاه بود. این مدول حاوی مجموعه ی پنجره ی گنبدی کوپولا (پنجره ی شاه نشین ایستگاه) بود که چشم انداز بهتری به فضانوردان می داد و از آن جا بهتر می توانستند فضاپیماهایی که به سوی ایستگاه می آمدند یا از آن جدا می شدند را ببینند.

آخرین عکس یک “شاتل” در فضا

بامداد 21 ژوییه، شاتل فضایی آتلانتیس در پایگاه فضایی کندی ناسا بر زمین نشست و آخرین ماموریت در برنامه های ناوگان شاتل های فضایی ناسا را به پایان برد. در ساعت 08:27:48 به زمان جهانی، درست 21 دقیقه پیش از خروج شاتل از مدار و ورود به جو زمین (de-orbit)، عکاس نجومی، تیه ری لگال، عکسی گرفت که می تواند آخرین عکس آتلانتیس در فضا باشد؛ و دیگر این که، این عکسی از یک گذر از برابر خورشید (transit) بود.

چون گذر آتلانتیس از برابر خورشید در ساعات روز اروپا اتفاق افتاد، تنها راه برای گرفتن عکس آن، زمانی بود که در برابر خورشید و به حالت ضدنور قرار می گرفت. لگال می گوید: «من از خانه ام در پاریس، فرانسه، به شهر امدن آلمان رفتم تا در مسیر گذر (transit) قرار بگیرم. آسمان ابری بود، ولی خوشبختانه در زمان گذر، خورشید در تکه ای صاف از آسمان بود. من تنها 0.9 ثانیه فرصت داشتم و توانستم عکس آتلانتیس را از فاصله ی 566 کیلومتری و در چهار وضعیت ثبت کنم.

منبع apod.nasa، برگرفته از یک ستاره در هفت آسمان