سلمان الفارسي
08/03/2013, 07:38 PM
السحب والمطر
حالات الإستقرار وحالات عدم الإستقرار، ظروف تكون السحب، هطول المطر والثلج والبرد
http://farm9.staticflickr.com/8111/8539927224_185c61fa42_b.jpg
أبشركم إشتريت المزرعة اللي في أسفل الصورة
ونقلت الغنم كل أبوها .. والآن هي هي مقيّلة تحت الشجر المتشابك هذااااااااااااااك
وانا مقيّل في الصندقة هذيييييييييييك
وفجأة صحاني صوت الرعد .. يا كريم
وأقفز من نومي وأجيب الكاميرا وأطلع أبصور
والآن أنا في راس الضلع اللي تشوفون الصوره هذي منه
هي صورة وحدة صورتها بس .. والثانية حال بيني وبينها تدبير رب العالمين
ما كتب لي ربي الصورة الثانية
ولا كتبلي ترويشة تحت هذاك الخير المقبل
حسبي الله على السوداني دقّ جواله وصحاني
وطار الحلم الله يطيّر راسك يا بليس
قال السوداني :
أسمع يا بو عبدالله ... ترى ماعندي ولا ربطة برسيم والغنم من الصباح تكورك
وجيب معاك بنسلين والدوا بتاع الجرب
وكمان جيبلي معاك شريعة سوا .. دايرين نكلّم السودان
تمام ؟
تمام أيش وإنت منكّد عليّ عيشتي
يا زول حتى الأحلام حارمني منها
شوف يا زول مالك ومال الحكي الفاضي وإسمع
خلّك معي وإسمع الدرس ... وإفتح أذانك على الآخر
لقد تعرفنا يا زول فيما سبق على آلية حدوث التبخر والتكثف وعرفنا أن بخار الماء يحتاج إلى التبريد كي يتكثف
وبما أن التبريد يكون أقوى كلما إرتفعنا فوق سطح الأرض فإن بخار الماء في حاجة إلى الصعود إلى الأعلى كي يبرد ويتكثف
لكن السؤال المنطقي الذي يتبادر إلى الذهن .. لماذا يصعد الهواء أحياناً وأحياناً أخرى لا يصعد ؟
الإجابه مرتبطة بمفهوم حالات الإستقرار الجوي وحالات عدم الإستقرار
وحالات الإستقرار هي الحالات التي يجد فيها الهواء مقاومة تمنعه من الصعود عند تعرضه للمحفزات
بينما حالات غير الإستقرار هي الحالات التي يجد فيه الهواء سهولة ودعم ليستمر في الصعود حتى بعد زوال المؤثرات التي سببت صعوده في البداية
ولكي نحدد أن الهواء في منطقة ما مستقر أو غير مستقر فهذا يتلخص في الجملة التالية
إذا كانت درجة حرارة الهواء المتصاعد أبرد من درجة حرارة الهواء المحيط فإنه سيتوقف عن الصعود بسرعة حالما يزول
المؤثر الذي دفعه للصعود (حمل حراري أو رفع تضاريسي مثلاً)
لأنه سيكون أثقل وزناً من الهواء الذي يصل إليه (البرودة تعني كثافة أكثر وبالتالي وزن أثقل)
وفي هذه الحالة يمكننا القول أن الهواء مستقر على هذه المنطقة
والعكس صحيح بحيث إذا كانت درجة حرارة الهواء المتصاعد أعلى من درجة حرارة الهواء المحيط فهي تستمر في الصعود حتى بعد
زوال المؤثرات الأولية معتمدة على نفسها (خفة وزنها)
وهنا يمكننا القول بأن الهواء غير مستقر على هذه المنطقة
وكما تعلمون فإننا كلما صعدنا إلى الأعلى من سطح الأرض كان الهواء أكثر برودة وتتناقص درجة الحرارة بشكل تدريجي عند الصعود إلى أعلى
ويسمى هذا التناقص Lapse Rate أي معدل التغير
والإلمام بمعدل التغير مفيد لهواة التنبؤ بالطقس لتحديد قوة حالة عدم الإستقرار حيث كلما زاد الإنحدار في القيم صعوداً دل ذلك على قوة تبريدية
ويتم قياس معدل التغير بتسجيل درجة الحرارة في كل 1000 متر ثم حساب قيمة المعدل
مثال: درجة الحرارة فوق سطح الأرض 30 وعلى إرتفاع ألف متر 26 وعلى إرتفاع ألفين متر 22 وعلى إرتفاع ثلاثة آلاف متر 18
هذا يعني أن معدل التغير 4 درجات لكل 1000 متر
وهو معدل تغير ضعيف لا يعزز صعود ذرات الهواء إلى أعلى ..
بينما لو كان معدل التناقص قوياً 8 درجات أو عشر مثلاً فهذا يعني أن الهواء الدافئ المتصاعد سيجد بيئة باردة في طبقات قريبة
ولذلك يستمر في الصعود من تلقاء نفسه بسبب خفته مقارنة بالهواء حوله كما قلنا
نقطة أخرى يجب الحديث عنها وهي حالة الهواء المتصاعد .. فهو إما أن يكون جافاً وإما أن يكون رطباً
الهواء الجاف يبرد بسرعة ويصبح أثقل من الهواء المحيط به ولذلك يعود بسرعة حالماً يضعف المؤثر الذي يرفعه
لأن معدل تغير درجة الحرارة في الهواء الجاف سريع
اما الهواء الرطب فإن فرصته أكبر لمواصلة الصعود بسبب أن معدل التغير في الهواء الرطب ضعيف
ولذلك يبقى خفيفاً لمدة أطول فيمكنه ذلك من الإستمرار في الصعود
لكن حتى هذا الميزة لا تشفع للهواء الرطب في الإستمرار صعوداً من تلقاء نفسه بعد زوال المحفز طالما أن
معدل التغير Lapse Rate في الطبقات الجوية العلوية ضعيف
وينبغي أن نعلم أن قيم اللابس ريت تزيد غالباً بزيادة التبريد في الطبقات العلوية الناتج من المنخفضات
فهي تسبب إنحدار شديد في درجة الحرارة كلما صعدنا
وكذلك فإن إرتفاع درجة الحرارة على السطح يساعد في خلق الفوارق وبالتالي رفع قيمة اللابس ريت
ولذلك نحن نشاهد دائماً أن السحب تبني على إرتفاعات عالية فوق مناطق المرتفعات الجبلية عند إشتداد الفوارق الحرارية بعد الظهيرة
أو في مناطق غير المرتفعات الجبلية عند إشتداد التبريد في الطبقة العلوية بسبب المنخفضات
ولو إجتمع تبريد علوي مع دفء سطحي مع وفرة في بخار الماء ستكون النتيجة مذهلة بلا شك
تكون السحب
عندما يصعد الهواء الرطب إلى الأعلى فإن الرطوبة النسبية تصل إلى قيم مرتفعة بسبب أن درجة الحرارة تقل وبالتالي نقترب من نقطة الندى
ونحن نعلم الآن أن الهواء الذي يتم تبريده حتى يصل إلى نقطة الندى فإن رطوبته النسبية تصبح 100%
وأي رفع للهواء يتجاوز هذ المستوى (مستوى التبريد حتى نقطة الندى) فهنا يتم التكثف وبداية ظهور السحابة
ما رأيكم أن نستمع إلى سحابة رعدية وهي تحدثنا عن نفسها وعن قصتها من المهد حتى اللحد
هيا يا سحابة إنتي عالهواء .. تفضلي
السلام عليكم .. أهلاً بكم إحبائي
أسمحوا لي أن أحدثكم عن نفسي
أولاً أنا أحبكم كثيراً مثلما أنتم تحبونني وصدقوني أنني أفرح وأسر عندما أراكم تلاحقونني وتحتفون بي
وعلى وجوهكم السعادة والفرحة وأتمنى لو بقيت دائماً معكم ولكن المشتكى إلى الله
العيشة صعبة بدياركم .. وعسى الله أن يبدلكم خيراً
عموماً .. أنا أنشأ بسرعة وأعيش لفترة بسيطة ثم أتلاشى بقدرة الله
قد تشاهدون السماء زرقاء وفي لحظات وإذا بي أغطي الأفق
توجد عدة طرق لتكوّني ولكن لن أحدثكم عنها .. هذه متروكة لخبيركم ليفصّلها لكم
أنا أريد أن أتحدث من لحظات النشأة حتى التلاشي
http://farm9.staticflickr.com/8388/8538820109_5e6cdb4b43_b.jpg
تبدأ لحظات النشأة من وجود حالة عدم الإستقرار في الهواء مما يجعل الهواء الدافئ الرطب يصعد حتى يصل إلى نقطة الندى
وعندها تصل قيمة الرطوبة النسبية 100% ويصبح الهواء مشبعاً ببخار الماء يبدأ التكثف والتحول إلى قطرات ماء
ربما لا أستغرق أكثر من عشرة دقائق لكي أعتلى في السماء إذا ما توفرت لي تيارات رفع قوية
وتستمر علمية البناء حتى أصل إلى مستويات باردة وعندها تتحول قطرات المطر المتكثفة إلى بلورات ثلجية مع زيادة التبريد
وعند بلوغي قمة البناء العلوي، وأصل إلى النقطة التي تتوقف فيها عمليات الرفع، أبدأ حينها بإرسال قطرات الماء أو بلوراتي الثلجية إلى سطح الأرض
وتبدأ تياراتي الهابطة الباردة
وهذه النقطة هي نهاية مرحلة البناء أو النشوء من عمري وبداية مرحلة النضج في مسيرتي القصيرة
مرحلة النضج قد تستغرق غالباً من 10 دقائق إلى 20 دقيقة إلا أنه في أحيان أخرى قد تساعدني الظروف
من توفر كميات بخار الماء بشكل كبير وكذلك حصولي على حركة رياح مناسبة يجعلني أستغرق مدة أطول في مرحلة النضج
وبالتالي يأخذ الهطول مدة زمنية أطول
تتميز هذه المرحلة بوجود نوعين من التيارات .. تيارات صاعدة وتيارات هابطة
وعند وصول التيارات الهابطة لسطح الأرض يتوزع الهواء أفقياً في جميع الإتجاهات ويحصل نشاط رياح سطحي أسفل السحابة
وفي أعلى السحابة يولد التصادم بين البلورات الثلجية الصغيرة وبعض الثلج الأكبر (حبات البرد) إختلاف في نوع الشحنات
حيث تكتسب البلورات الثلجية الصغيرة أيونات موجبة بينما تكتسب حبات الثلج الأيونات السالبة تبعاً لخصائص كل منهما
ولأن البلورات الثلجية أخف وزناً من حبات البرد فهي تصعد مع تيارات الرفع إلى مستويات أعلى وتنتقل بناءاً على هذا كل الشحنات الموجبة إلى أعلى السحابة
بينما حبات البرد التي تملك الشحنات السالبة تظل أسفل من ذلك ..
وهنا ينشأ فارق أيوني قوي بين الشحنات الموجبة في أعلى السحابة وبين الشحنات السالبة
ولتعويض الفارق الهائل في الشحنات لا بد أن أقوم هنا بتفريغ كهربائي لتحقيق التعادل
وأقوم بهذا إما عن طريق تفريغ الشحنة في الهواء المجاور للسحابة أو عن طريق الإصطدام بين الكتلتين مختلفتي الشحنة في داخلي
أو بتفريغ الشحنة على سطح الأرض قريباً منكم أو بجواركم أو في غنمكم ونياقكم أو فيكم (ومن الحب ما قتل)
وهذا التفريغ الكهربائي أو الضربة الكهربائية يحدث لها وميض قوي وترى بالعين
http://farm9.staticflickr.com/8373/8539926444_2bcbab8c50.jpg
ويسمى وميضي برقاً وأما الصوت الصادر من هذه العملية فيسمى الرعد .. فلا رعد إلا مع برق
والبرق في داخلي غالباً متربط بالسحب التي تحمل بلورات ثلجية أو برد وماشابهها من مشتقات الثلج
ولعلكم فإن معدل حدوث البرق على مستوى العالم يصل إلى أربعين أو خمسين مرة في كل ثانية
ربعها فقط يصل إلى سطح الأرض
أتريدون أن أخبركم أيضاً عن بعض العجائب
هل يوجد لديكم أيها البشر معمل يحتوي على مكثف أكبر من مدينة الرياض ؟
سبحوا بحمد ربكم فأنا بقدرة ربي أمتد لمسافة تبلغ حتى 25 كيلومتر أحياناً
وتتم في هذه المساحة عمليات تكثيف رهيبة وفي دقائق أنتج طاقة خرافية
هل تعلمون كم استطيع أن انتج من المياه العذبة ؟
لو إفترضنا أن معدل الهطول يبلغ 25 ملم .. فقد أستطيع إنتاج كمية تكفي مليون وايت ماء في أقل من 20 دقيقة
ومن الكهرباء تبلغ طاقة شرخة واحدة من داخلي حتى مئة مليون فولت
كل هذا العلميات الرهيبة والكميات الهائلة تتم من دون إستخدام عمّال ولا أسلاك ولا مسامير
رأس المال والمصنع والعمال هواء في هواء
لكنه الخالق العظيم الذي يقول للشئ كن فيكون
لا إله إلا أنت سبحانك إنا كنا من الظالمين
أعود لأكمل حديثي عن مرحلة النضج من حياتي .. حيث في هذه المرحلة تصل تياراتي الصاعدة أقصى مداها
ويبدأ الجزء الأعلى يتسطح وتصبح الحواف العليا ناعمة بعد أن كانت حادة
وتبدأ بعض بروقي في هذا الوقت من الوصول إلى سطح الأرض بعد أن كانت تتم في داخلي
ومع هذه اللحظات تصل أولى قطراتي إلى الأرض
والدقائق التالية هي أجمل لحظات شبابي وفيها قوتي وعنفواني ..
ففيها قوة المطر وفيها سقوط البرد وفيها شدة البرق والرعد والرياح
فيها أرى الفرحة ترتسم على الوجوه والجميع يتغنى بي
وشيئاً فشيئاً تزداد قوة تياراتي الهابطة التي يساعد في قوتها نزول المطر وتصبح هي المسيطرة وتضعف التيارات الصاعدة كثيراً وينتابني الضعف
وتبدأ المرحلة الأخيرة من عمري وهي مرحلة التلاشي
حيث تقف التيارات الهابطة بالمرصاد وتقفل الطريق أمام التيارات الصاعدة وفيها غذائي
وبدون دفء وبخار ماء لا يوجد عمليات تكثيف وما بقي إلا أن أفرغ المتبقي في الأعلى وأعصر القطرات الصغيرة من داخلي
وأجفف نفسي إستعداداً للرحيل فالتلاشي بدا ملحوظاً في أسفلي ثم يتلاشى أوسطي ويشتعل السدا في رأسي
وسبحان الحي الذي لا يموت
عوامل صعود الهواء
نعلم الآن أن السحب تتكون نتيجة صعود الهواء الرطب ومن ثم تبرد وتتكثف في الطبقات العلوية
ولكن ماهي مسببات صعود الهواء ؟
الأسباب الرئيسية التي تؤدي إلى صعود الهواء وتكّون السحب تتلخص فيما يلي مع شرح بسيط لكل مسبب:
1- التسخين السطحي والحمل الحراري
وهذا يحدث في المناطق من الكرة الأرضية التي لديها قابلية إمتصاص حرارة الشمس بسبب موقعها من الكرة الأرضية أو بسبب خصائصها الفيزيائية
وأغلب هذا يتم في المناطق الإستوائية والمناطق شبه الإستوائية بسبب تعرضها الرأسي لأشعة الشمس
والحمل الحراري لا يفيد في تكون السحب مالم تتوفر الرطوبة اللازمة
2- الرفع التضاريسي
وهو إجبار الهواء الذي يتحرك أفقياً على الصعود إلى أعلى عند مواجهة سلسلة جبلية لا تترك له مجالاً سوى الصعود إلى أعلى
3- إلتقاء الرياح السطحية
إلتقاء الرياح السطحية في مكان ما يعني أن هذا المكان هو الأقل ضغطاً
وهنا في منطقة الإلتقاء ومركز الضغط المنخفض لا تجد الرياح المتلاقية خياراً غير الصعود إلى أعلى
4- الجبهات
الجبهة هي مقدمة الكتلة الهوائية وإصدام كتلة باردة بكتلة دافئة يجبر الكتلة الدافئة بما أنها الأخف على الصعود إلى أعلى
رسم توضيحي يشمل الأربعة عوامل
http://farm9.staticflickr.com/8242/8539927568_43559b17b4_b.jpg
كيف يهطل المطر من المنظور العلمي ؟
ليست كل سحابة ممطرة وقد تستمر السحب لعدة إيام بدون هطول قطرة واحدة فلماذا ؟
لقد عرفنا في مواضيع سابقة أن تكون السحب يحدث نتيجة تكثف بخار الماء حول ذرات الهواء العالقة في الجو ولكن هذا التكثف لوحده لا يكفي لهطول المطر
فهذه القطرات الصغيرة جداً جداً التي تتشكل في السحب يبلغ حجمها تقريباً جزء من مليون جزء من قطرة المطر المتوسطة التي تهطل على سطح الأرض
ولذلك فهي في حاجة إلى عملية معقدة لتتضخم ويتضاعف حجمها آلاف المرات ومن ثم تتحول إلى قطرات مطر
وهذه العملية المعقدة تتم في غضون أقل من ساعة أحياناً (سبحان من يؤلف بينه ثم يجعله ركاماً)
هذه العملية وإن كانت الدراسات حتى الآن غير مؤكدة تماماً بشأن الأسرار الفيزيائية والكيميائية
وراء تعاظم قطرات المطر في السحابة حتى تتمكن من الهطول الناتج من ثقل وزنها
إلا أن التفسير العلمي يتمحور حول وجود إختلافات بين أحجام الذرات المتكثفة في السحابة
وهذا الإختلاف في حجم القطرات المتكثفة يرجع إلى الإختلاف في نوع وحجم ذرات الهواء التي يتم التكثف حولها
فهناك ذرات غبار وهناك ذرات أملاح وهناك ذرات دخان وغيرها
والذي يحصل ان قطرات السحابة المتكثفة تواجه عمليات رفع إلى الأعلى والقطرات المتكثفة الأكبر حجماً تواجه قوة شد إلى الأسف بفعل الجاذبية
وعندما تصل عملية الرفع إلى حدود قدرتها يتغلب ثقل وزن بعض القطرات الاكبر حجماً في السحب لتصبح في إتجاه هابط
بينما بعض القطرات المتكثفة الخفيفة لازالت في إتجاه صاعد
وهنا يتم دمج القطرات الصغيرة الصاعدة مع القطرات الكبيرة الهابطة
ولذلك يغزر مطر السحابة وتكبر قطراتها بحسب إرتفاع سمكها إلى الأعلى ونحن نشاهد أن السحابة التي تبني على إرتفاعات عالية تكون غزيرة المطر
لأن القطرات الكبيرة الهابطة التي تحدثنا عنها تجد مجالاً أوسع لتجميع القطرات الصغيرة حولها وبالتالي تتضخم
وكذلك هذا ما يفسر مانشاهده من كبر قطرات المطر أول الهطول حيث تهبط اولاً القطرات الأثقل وزناً وتكنس القطرات الصغيرة التي تكون في طريق نزولها
ثم بعد ذلك لا تجد القطرات التي تنزل بعدها الكمية الكبيرة من القطرات الصغيرة فيبدأ يقل حجم حبات المطر
هذه العملية التي نذكرها تنطبق على السحب التي تكون درجة حرارة قمتها حتى -15 درجة مئوية
لكن إذا زادت برودة قمة السحابة وأصبحت درجة حرارة قمة السحابة أقل من -15 فعندها يختلف الأمر
لأن السحابة في مثل هذه الدرجات المتدنية تحتوي على بلورات ثلجية
وهنا تقوم البلورات الثلجية بسحب بخار الماء من القطرات المتكثفة فتنمو البلورات الثلجية وتصغر قطرات الماء الموجودة في السحابة
وهذه العملية تفسر فيزيائياً بسبب أن قدرة الجزيئات على مغادرة سطح الماء أقوى من قدرتها على مغادرة سطح الثلج
فتنمو هذه البلورات الثلجية ويثقل وزنها وتهبط، وهي في هبوطها قد تصادف بلورات ثلجية أخرى لتلتصق بها ويكبر حجمها فيكون سبب في كبر حبات البرد
وقد تتصادم معها وتتكسر إلى بلورات أصغر
وقد تذوب قبل وصولها سطح الأرض فتسقط على شكل قطرات ماء
شاهدوا في هذه الصورة تقسيم أجزاء السحابة بين القطرات والثلج
http://farm9.staticflickr.com/8239/8538820663_9500351870.jpg
أنواع الهطول
1- المطر
http://farm9.staticflickr.com/8247/8539926878_c8c326c495_b.jpg
في أكثر الأحيان يكون الهطول على هيئة قطرات ماء برغم أن أصل هذه القطرات في أحيان كثيرة ثلج، ولكنه ذاب قبل أن يصل إلى سطح الأرض
وتتفاوت هذه القطرات في حجمها بين القطرات الصغيرة والكبيرة، ويصل حجم القطرات الكبيرة في بعض الأحيان إلى 5 ملم (نصف سنتيمتر)
ويندر أن يزيد حجمها على 6 ملم
وبعد الهطول يلاحظ صفاء الأجواء حيث تقوم قطرات الماء بإزالة الذرات العالقة في الجو
وأحيانا يختلط المطر ببعض الغازات مثل النيتروجن والكبريت وأنواع من الأكاسيد لتصبح أمطار أسيدية لها تأثيرات على المزروعات ومصادر المياه
2- الثلج
http://farm9.staticflickr.com/8094/8538820153_61681c6028_b.jpg
سبق وأن قلنا بأن أكثر الهطول المطري يكون في أصله نتيجة ذوبان الثلج قبل وصوله إلى الأرض
لكن في فصل الشتاء عندما ينزل مستوى التجمد إلى إرتفاعات قريبة من سطح الأرض في بعض مناطق الكرة الأرضية
خاصة المناطق البعيدة عن منتصف الكرة الأرضية فإن الثلج المتساقط من السحبيستطيع أن يبقى على حالته حتى يصل سطح الأرض
علماً بأن الثلج يستطيع أن يصمد ويقاوم الذوبان لمسافة 300 متر هبوطاً بعد ان يتجاوز مستوى التجمد
3- البرد
http://farm9.staticflickr.com/8508/8538821089_3bbf1dce9a_b.jpg
http://farm9.staticflickr.com/8515/8539958618_ec17fea3e1_b.jpg
البرد هو قطع من الثلج تتكون في السحب التي تجد تيارات رفع قوية تستطيع أن تحمل البلورات الثلجية لمسافة عالية فوق مستوى التجمد
وفي بعض السحب يحدث تخلخل في تيارت الرفع فتجد حبات البرد المتكونة نفسها أمام حركة أفقية في السحابة مع صعود إلى الأعلى
وهذا يساعد في نموها بشكل كبير حتى تصل إلى أحجام وأوزان أثقل من ان تتحملها تيارات الرفع فتبدأ رحلة الهبوط الإضطراري
ومن أكبر حبات البرد التي سجلت عالمياً .. في ولاية كانساس في أمريكا حبات برد وصل قياسها إلى كيلو إلا ربع وقطرها 14 سم عام 1970
وفي أبريل 1996 توفي 92 شخص في بنجلاديش بسبب عاصفة بردية وصل وزن بعض حبات البرد فيها حتى 1000 جرام (1 كيلو)
رائحة المطر
دائما ما نسمع البعض يقول أشم رائحة المطر فهل للمطر رائحة ؟
نعم هناك رائحة تأتي قبل المطر وتفسيرها العلمي هو أن المطر عند هطوله على سطح الأرض تتفاعل معه بعض البكتيريا الموجودة في التربة
فتفوح منها غازات ذات رائحة معينة ينقلها الهواء إلى المناطق التي لم تمطر بعد فيشمها الناس
ويسمونها برائحة المطر وهي غالباً تعني أن الهطول وشيك
قياس المطر
يتم قياس كمية المطر بوضع إناء على شكل مخروطي أو قمعي
كما في الصورة التالية
http://farm9.staticflickr.com/8516/8538821015_7daf4fa520.jpg
بحيث تكون فوهة التجميع بالأعلى أكبر من أنبوب القياس المدرج بعشر مرات وتصبح وحدة القياس عُشر (واحد من عشرة)
أي إذا كان قطر فوهة التجميع 20 سم فإن قطر الأنبوب المدرج 2 سم أي عشر قطر فوهة التجميع
وبقية الأبعاد كما هو موضح في الرسم
رادار دوبلر
http://farm9.staticflickr.com/8378/8539926686_13b2ab8027_z.jpg
من أجهزة الرصد المهمة لتحديد كمية الأمطار داخل السحابة هو رادار دوبلر الجهاز الذي حل في العشرين سنة الماضية
أقرب شئ لتمثيل فكرة الرادار هو صور الأشعة حيث ترسم أشعة أكس ما يقابلها بحسب قوة إرتدادها وتظهره على الصورة
ورادار دوبلر يرسل أشعة وهذه الأشعة لو صادفت قطرات ماء فإنها ترتد إلى الرادار وعندها يقوم الرادار بحساب المسافة بناءاً على الزمن الذي إرتدت فيه الأشعة
يقوم الرادار بتحليل هذه الموجات المنعكسة ويستطيع من خلال تحليل سرعة وقوة الموجه المنعكسة تحديد كثافة الهطول
ويظهرها على الشاشة من خلال برامج حاسوبية تظهر الإنعكاسات بألوان مختلفة ترمز إلى كثافة الهطول
حقن السحب أو الإستمطار
أولاً أنا أميل إلى التسمية بحقن السحب أو بذر السحب لعموم وشمول التسمية لكلا النوعين من الحقن وهو الحقن التلقيحي للمساعدة في تكثف السحب
بالإضافة إلى الحقن السالب الذي يهدف إلى إضعاف السحب بينما تسمية الإستمطار لا تشمل كلا النوعين
كما أن لفظ الإستمطار له مدلولات شرعية ربما تكون سبباً عند البعض في المغالاة في عدم تقبل الحقيقة العلمية
أو الدخول بالحديث إلا مجالات الفتوى والشرعية الدينية
حقن السحب هو حقيقة علمية موجودة فالله سخر لنا هذا الكون وآتانا من العلم والقدرة بقدر ما يكفينا ويعيننا على عمارة الأرض التي إستخلفنا فيها
فكل ما نستطيعه هو من تسخير الله وعونه لنا .. فهو سخر لنا معرفة الأجنة في البطون من خلال تطور أجهزة الطب
والله قد خلقنا على سطح الأرض وسخر لنا الطيران في الفضاء
وهو الذي سخر لنا وآتانا من العلم ما نصنع به وسائل التبريد وتعديل حرارة الجو
وسخر لنا من الإمكانيات ووسائل الرصد ما أعاننا وهيأ لنا توقع هطول الأمطار ونشأة المنخفضات وحركة الرياح
ومن هذا التسخير هو ما تيسر للعلم من إمكانية حقن السحب وزيادة مفعول التكثف والفكرة ليست حديثة بل بدأت منذ عام 1940م
وتتلخص فكرة حقن السحب في رش ذرات من مواد معينة تكون نواة لتنمو عليها قطرات المياه وتهطل على سطح الأرض بشكل أكبر
أكثر المواد شيوعاً وإستخداماً في هذا الغرض هي الثلج الجاف و يوديد الفضة
هذه صورة لمضخة الحقن التي يتم نفث المواد من خلالها ..
http://farm9.staticflickr.com/8388/8539927294_0f8c9e190c_b.jpg
علماً بأنه يمكن القيام بذلك من دون طائرات بواسطة أجهزة أرضية
الدراسات والتجارب حتى الآن لم تثبت تطوراً في هذا الموضوع لأن النتائج كانت تختلف كثيراً
في بعض الحالات لوحظ تطور السحب التي يتم حقنها وفي بعض الحالات لوحظ عكس ذلك
وفي أحيان أخرى لم يحدث أي تطور ولا ترديّ في حالة السحب
وفي السنتين الماضية أعلنت جهات عدة من جامعات وهيئات قامت بتجارب عديدة في موضوع حقن السحب
بأن النتئاج لم ترقى إلى المأمول وصاحب الفشل كثيراً من المحاولات
لكن لا زالت التجارب مستمرة في هذا الموضوع حتى يقضي الله أمراً كان مفعولا
والسلام عليكم ورحمة الله ..
وهنا نكون قد أتمننا الجزء الخامس بحمد الله
ونراكم في الفصل السادس وهو فصل الضغط الجوي والرياح
سبحانك اللهم وبحمدك أشهد أن لا إله إلا أنت .. أستغفرك وأتوب إليك
حالات الإستقرار وحالات عدم الإستقرار، ظروف تكون السحب، هطول المطر والثلج والبرد
http://farm9.staticflickr.com/8111/8539927224_185c61fa42_b.jpg
أبشركم إشتريت المزرعة اللي في أسفل الصورة
ونقلت الغنم كل أبوها .. والآن هي هي مقيّلة تحت الشجر المتشابك هذااااااااااااااك
وانا مقيّل في الصندقة هذيييييييييييك
وفجأة صحاني صوت الرعد .. يا كريم
وأقفز من نومي وأجيب الكاميرا وأطلع أبصور
والآن أنا في راس الضلع اللي تشوفون الصوره هذي منه
هي صورة وحدة صورتها بس .. والثانية حال بيني وبينها تدبير رب العالمين
ما كتب لي ربي الصورة الثانية
ولا كتبلي ترويشة تحت هذاك الخير المقبل
حسبي الله على السوداني دقّ جواله وصحاني
وطار الحلم الله يطيّر راسك يا بليس
قال السوداني :
أسمع يا بو عبدالله ... ترى ماعندي ولا ربطة برسيم والغنم من الصباح تكورك
وجيب معاك بنسلين والدوا بتاع الجرب
وكمان جيبلي معاك شريعة سوا .. دايرين نكلّم السودان
تمام ؟
تمام أيش وإنت منكّد عليّ عيشتي
يا زول حتى الأحلام حارمني منها
شوف يا زول مالك ومال الحكي الفاضي وإسمع
خلّك معي وإسمع الدرس ... وإفتح أذانك على الآخر
لقد تعرفنا يا زول فيما سبق على آلية حدوث التبخر والتكثف وعرفنا أن بخار الماء يحتاج إلى التبريد كي يتكثف
وبما أن التبريد يكون أقوى كلما إرتفعنا فوق سطح الأرض فإن بخار الماء في حاجة إلى الصعود إلى الأعلى كي يبرد ويتكثف
لكن السؤال المنطقي الذي يتبادر إلى الذهن .. لماذا يصعد الهواء أحياناً وأحياناً أخرى لا يصعد ؟
الإجابه مرتبطة بمفهوم حالات الإستقرار الجوي وحالات عدم الإستقرار
وحالات الإستقرار هي الحالات التي يجد فيها الهواء مقاومة تمنعه من الصعود عند تعرضه للمحفزات
بينما حالات غير الإستقرار هي الحالات التي يجد فيه الهواء سهولة ودعم ليستمر في الصعود حتى بعد زوال المؤثرات التي سببت صعوده في البداية
ولكي نحدد أن الهواء في منطقة ما مستقر أو غير مستقر فهذا يتلخص في الجملة التالية
إذا كانت درجة حرارة الهواء المتصاعد أبرد من درجة حرارة الهواء المحيط فإنه سيتوقف عن الصعود بسرعة حالما يزول
المؤثر الذي دفعه للصعود (حمل حراري أو رفع تضاريسي مثلاً)
لأنه سيكون أثقل وزناً من الهواء الذي يصل إليه (البرودة تعني كثافة أكثر وبالتالي وزن أثقل)
وفي هذه الحالة يمكننا القول أن الهواء مستقر على هذه المنطقة
والعكس صحيح بحيث إذا كانت درجة حرارة الهواء المتصاعد أعلى من درجة حرارة الهواء المحيط فهي تستمر في الصعود حتى بعد
زوال المؤثرات الأولية معتمدة على نفسها (خفة وزنها)
وهنا يمكننا القول بأن الهواء غير مستقر على هذه المنطقة
وكما تعلمون فإننا كلما صعدنا إلى الأعلى من سطح الأرض كان الهواء أكثر برودة وتتناقص درجة الحرارة بشكل تدريجي عند الصعود إلى أعلى
ويسمى هذا التناقص Lapse Rate أي معدل التغير
والإلمام بمعدل التغير مفيد لهواة التنبؤ بالطقس لتحديد قوة حالة عدم الإستقرار حيث كلما زاد الإنحدار في القيم صعوداً دل ذلك على قوة تبريدية
ويتم قياس معدل التغير بتسجيل درجة الحرارة في كل 1000 متر ثم حساب قيمة المعدل
مثال: درجة الحرارة فوق سطح الأرض 30 وعلى إرتفاع ألف متر 26 وعلى إرتفاع ألفين متر 22 وعلى إرتفاع ثلاثة آلاف متر 18
هذا يعني أن معدل التغير 4 درجات لكل 1000 متر
وهو معدل تغير ضعيف لا يعزز صعود ذرات الهواء إلى أعلى ..
بينما لو كان معدل التناقص قوياً 8 درجات أو عشر مثلاً فهذا يعني أن الهواء الدافئ المتصاعد سيجد بيئة باردة في طبقات قريبة
ولذلك يستمر في الصعود من تلقاء نفسه بسبب خفته مقارنة بالهواء حوله كما قلنا
نقطة أخرى يجب الحديث عنها وهي حالة الهواء المتصاعد .. فهو إما أن يكون جافاً وإما أن يكون رطباً
الهواء الجاف يبرد بسرعة ويصبح أثقل من الهواء المحيط به ولذلك يعود بسرعة حالماً يضعف المؤثر الذي يرفعه
لأن معدل تغير درجة الحرارة في الهواء الجاف سريع
اما الهواء الرطب فإن فرصته أكبر لمواصلة الصعود بسبب أن معدل التغير في الهواء الرطب ضعيف
ولذلك يبقى خفيفاً لمدة أطول فيمكنه ذلك من الإستمرار في الصعود
لكن حتى هذا الميزة لا تشفع للهواء الرطب في الإستمرار صعوداً من تلقاء نفسه بعد زوال المحفز طالما أن
معدل التغير Lapse Rate في الطبقات الجوية العلوية ضعيف
وينبغي أن نعلم أن قيم اللابس ريت تزيد غالباً بزيادة التبريد في الطبقات العلوية الناتج من المنخفضات
فهي تسبب إنحدار شديد في درجة الحرارة كلما صعدنا
وكذلك فإن إرتفاع درجة الحرارة على السطح يساعد في خلق الفوارق وبالتالي رفع قيمة اللابس ريت
ولذلك نحن نشاهد دائماً أن السحب تبني على إرتفاعات عالية فوق مناطق المرتفعات الجبلية عند إشتداد الفوارق الحرارية بعد الظهيرة
أو في مناطق غير المرتفعات الجبلية عند إشتداد التبريد في الطبقة العلوية بسبب المنخفضات
ولو إجتمع تبريد علوي مع دفء سطحي مع وفرة في بخار الماء ستكون النتيجة مذهلة بلا شك
تكون السحب
عندما يصعد الهواء الرطب إلى الأعلى فإن الرطوبة النسبية تصل إلى قيم مرتفعة بسبب أن درجة الحرارة تقل وبالتالي نقترب من نقطة الندى
ونحن نعلم الآن أن الهواء الذي يتم تبريده حتى يصل إلى نقطة الندى فإن رطوبته النسبية تصبح 100%
وأي رفع للهواء يتجاوز هذ المستوى (مستوى التبريد حتى نقطة الندى) فهنا يتم التكثف وبداية ظهور السحابة
ما رأيكم أن نستمع إلى سحابة رعدية وهي تحدثنا عن نفسها وعن قصتها من المهد حتى اللحد
هيا يا سحابة إنتي عالهواء .. تفضلي
السلام عليكم .. أهلاً بكم إحبائي
أسمحوا لي أن أحدثكم عن نفسي
أولاً أنا أحبكم كثيراً مثلما أنتم تحبونني وصدقوني أنني أفرح وأسر عندما أراكم تلاحقونني وتحتفون بي
وعلى وجوهكم السعادة والفرحة وأتمنى لو بقيت دائماً معكم ولكن المشتكى إلى الله
العيشة صعبة بدياركم .. وعسى الله أن يبدلكم خيراً
عموماً .. أنا أنشأ بسرعة وأعيش لفترة بسيطة ثم أتلاشى بقدرة الله
قد تشاهدون السماء زرقاء وفي لحظات وإذا بي أغطي الأفق
توجد عدة طرق لتكوّني ولكن لن أحدثكم عنها .. هذه متروكة لخبيركم ليفصّلها لكم
أنا أريد أن أتحدث من لحظات النشأة حتى التلاشي
http://farm9.staticflickr.com/8388/8538820109_5e6cdb4b43_b.jpg
تبدأ لحظات النشأة من وجود حالة عدم الإستقرار في الهواء مما يجعل الهواء الدافئ الرطب يصعد حتى يصل إلى نقطة الندى
وعندها تصل قيمة الرطوبة النسبية 100% ويصبح الهواء مشبعاً ببخار الماء يبدأ التكثف والتحول إلى قطرات ماء
ربما لا أستغرق أكثر من عشرة دقائق لكي أعتلى في السماء إذا ما توفرت لي تيارات رفع قوية
وتستمر علمية البناء حتى أصل إلى مستويات باردة وعندها تتحول قطرات المطر المتكثفة إلى بلورات ثلجية مع زيادة التبريد
وعند بلوغي قمة البناء العلوي، وأصل إلى النقطة التي تتوقف فيها عمليات الرفع، أبدأ حينها بإرسال قطرات الماء أو بلوراتي الثلجية إلى سطح الأرض
وتبدأ تياراتي الهابطة الباردة
وهذه النقطة هي نهاية مرحلة البناء أو النشوء من عمري وبداية مرحلة النضج في مسيرتي القصيرة
مرحلة النضج قد تستغرق غالباً من 10 دقائق إلى 20 دقيقة إلا أنه في أحيان أخرى قد تساعدني الظروف
من توفر كميات بخار الماء بشكل كبير وكذلك حصولي على حركة رياح مناسبة يجعلني أستغرق مدة أطول في مرحلة النضج
وبالتالي يأخذ الهطول مدة زمنية أطول
تتميز هذه المرحلة بوجود نوعين من التيارات .. تيارات صاعدة وتيارات هابطة
وعند وصول التيارات الهابطة لسطح الأرض يتوزع الهواء أفقياً في جميع الإتجاهات ويحصل نشاط رياح سطحي أسفل السحابة
وفي أعلى السحابة يولد التصادم بين البلورات الثلجية الصغيرة وبعض الثلج الأكبر (حبات البرد) إختلاف في نوع الشحنات
حيث تكتسب البلورات الثلجية الصغيرة أيونات موجبة بينما تكتسب حبات الثلج الأيونات السالبة تبعاً لخصائص كل منهما
ولأن البلورات الثلجية أخف وزناً من حبات البرد فهي تصعد مع تيارات الرفع إلى مستويات أعلى وتنتقل بناءاً على هذا كل الشحنات الموجبة إلى أعلى السحابة
بينما حبات البرد التي تملك الشحنات السالبة تظل أسفل من ذلك ..
وهنا ينشأ فارق أيوني قوي بين الشحنات الموجبة في أعلى السحابة وبين الشحنات السالبة
ولتعويض الفارق الهائل في الشحنات لا بد أن أقوم هنا بتفريغ كهربائي لتحقيق التعادل
وأقوم بهذا إما عن طريق تفريغ الشحنة في الهواء المجاور للسحابة أو عن طريق الإصطدام بين الكتلتين مختلفتي الشحنة في داخلي
أو بتفريغ الشحنة على سطح الأرض قريباً منكم أو بجواركم أو في غنمكم ونياقكم أو فيكم (ومن الحب ما قتل)
وهذا التفريغ الكهربائي أو الضربة الكهربائية يحدث لها وميض قوي وترى بالعين
http://farm9.staticflickr.com/8373/8539926444_2bcbab8c50.jpg
ويسمى وميضي برقاً وأما الصوت الصادر من هذه العملية فيسمى الرعد .. فلا رعد إلا مع برق
والبرق في داخلي غالباً متربط بالسحب التي تحمل بلورات ثلجية أو برد وماشابهها من مشتقات الثلج
ولعلكم فإن معدل حدوث البرق على مستوى العالم يصل إلى أربعين أو خمسين مرة في كل ثانية
ربعها فقط يصل إلى سطح الأرض
أتريدون أن أخبركم أيضاً عن بعض العجائب
هل يوجد لديكم أيها البشر معمل يحتوي على مكثف أكبر من مدينة الرياض ؟
سبحوا بحمد ربكم فأنا بقدرة ربي أمتد لمسافة تبلغ حتى 25 كيلومتر أحياناً
وتتم في هذه المساحة عمليات تكثيف رهيبة وفي دقائق أنتج طاقة خرافية
هل تعلمون كم استطيع أن انتج من المياه العذبة ؟
لو إفترضنا أن معدل الهطول يبلغ 25 ملم .. فقد أستطيع إنتاج كمية تكفي مليون وايت ماء في أقل من 20 دقيقة
ومن الكهرباء تبلغ طاقة شرخة واحدة من داخلي حتى مئة مليون فولت
كل هذا العلميات الرهيبة والكميات الهائلة تتم من دون إستخدام عمّال ولا أسلاك ولا مسامير
رأس المال والمصنع والعمال هواء في هواء
لكنه الخالق العظيم الذي يقول للشئ كن فيكون
لا إله إلا أنت سبحانك إنا كنا من الظالمين
أعود لأكمل حديثي عن مرحلة النضج من حياتي .. حيث في هذه المرحلة تصل تياراتي الصاعدة أقصى مداها
ويبدأ الجزء الأعلى يتسطح وتصبح الحواف العليا ناعمة بعد أن كانت حادة
وتبدأ بعض بروقي في هذا الوقت من الوصول إلى سطح الأرض بعد أن كانت تتم في داخلي
ومع هذه اللحظات تصل أولى قطراتي إلى الأرض
والدقائق التالية هي أجمل لحظات شبابي وفيها قوتي وعنفواني ..
ففيها قوة المطر وفيها سقوط البرد وفيها شدة البرق والرعد والرياح
فيها أرى الفرحة ترتسم على الوجوه والجميع يتغنى بي
وشيئاً فشيئاً تزداد قوة تياراتي الهابطة التي يساعد في قوتها نزول المطر وتصبح هي المسيطرة وتضعف التيارات الصاعدة كثيراً وينتابني الضعف
وتبدأ المرحلة الأخيرة من عمري وهي مرحلة التلاشي
حيث تقف التيارات الهابطة بالمرصاد وتقفل الطريق أمام التيارات الصاعدة وفيها غذائي
وبدون دفء وبخار ماء لا يوجد عمليات تكثيف وما بقي إلا أن أفرغ المتبقي في الأعلى وأعصر القطرات الصغيرة من داخلي
وأجفف نفسي إستعداداً للرحيل فالتلاشي بدا ملحوظاً في أسفلي ثم يتلاشى أوسطي ويشتعل السدا في رأسي
وسبحان الحي الذي لا يموت
عوامل صعود الهواء
نعلم الآن أن السحب تتكون نتيجة صعود الهواء الرطب ومن ثم تبرد وتتكثف في الطبقات العلوية
ولكن ماهي مسببات صعود الهواء ؟
الأسباب الرئيسية التي تؤدي إلى صعود الهواء وتكّون السحب تتلخص فيما يلي مع شرح بسيط لكل مسبب:
1- التسخين السطحي والحمل الحراري
وهذا يحدث في المناطق من الكرة الأرضية التي لديها قابلية إمتصاص حرارة الشمس بسبب موقعها من الكرة الأرضية أو بسبب خصائصها الفيزيائية
وأغلب هذا يتم في المناطق الإستوائية والمناطق شبه الإستوائية بسبب تعرضها الرأسي لأشعة الشمس
والحمل الحراري لا يفيد في تكون السحب مالم تتوفر الرطوبة اللازمة
2- الرفع التضاريسي
وهو إجبار الهواء الذي يتحرك أفقياً على الصعود إلى أعلى عند مواجهة سلسلة جبلية لا تترك له مجالاً سوى الصعود إلى أعلى
3- إلتقاء الرياح السطحية
إلتقاء الرياح السطحية في مكان ما يعني أن هذا المكان هو الأقل ضغطاً
وهنا في منطقة الإلتقاء ومركز الضغط المنخفض لا تجد الرياح المتلاقية خياراً غير الصعود إلى أعلى
4- الجبهات
الجبهة هي مقدمة الكتلة الهوائية وإصدام كتلة باردة بكتلة دافئة يجبر الكتلة الدافئة بما أنها الأخف على الصعود إلى أعلى
رسم توضيحي يشمل الأربعة عوامل
http://farm9.staticflickr.com/8242/8539927568_43559b17b4_b.jpg
كيف يهطل المطر من المنظور العلمي ؟
ليست كل سحابة ممطرة وقد تستمر السحب لعدة إيام بدون هطول قطرة واحدة فلماذا ؟
لقد عرفنا في مواضيع سابقة أن تكون السحب يحدث نتيجة تكثف بخار الماء حول ذرات الهواء العالقة في الجو ولكن هذا التكثف لوحده لا يكفي لهطول المطر
فهذه القطرات الصغيرة جداً جداً التي تتشكل في السحب يبلغ حجمها تقريباً جزء من مليون جزء من قطرة المطر المتوسطة التي تهطل على سطح الأرض
ولذلك فهي في حاجة إلى عملية معقدة لتتضخم ويتضاعف حجمها آلاف المرات ومن ثم تتحول إلى قطرات مطر
وهذه العملية المعقدة تتم في غضون أقل من ساعة أحياناً (سبحان من يؤلف بينه ثم يجعله ركاماً)
هذه العملية وإن كانت الدراسات حتى الآن غير مؤكدة تماماً بشأن الأسرار الفيزيائية والكيميائية
وراء تعاظم قطرات المطر في السحابة حتى تتمكن من الهطول الناتج من ثقل وزنها
إلا أن التفسير العلمي يتمحور حول وجود إختلافات بين أحجام الذرات المتكثفة في السحابة
وهذا الإختلاف في حجم القطرات المتكثفة يرجع إلى الإختلاف في نوع وحجم ذرات الهواء التي يتم التكثف حولها
فهناك ذرات غبار وهناك ذرات أملاح وهناك ذرات دخان وغيرها
والذي يحصل ان قطرات السحابة المتكثفة تواجه عمليات رفع إلى الأعلى والقطرات المتكثفة الأكبر حجماً تواجه قوة شد إلى الأسف بفعل الجاذبية
وعندما تصل عملية الرفع إلى حدود قدرتها يتغلب ثقل وزن بعض القطرات الاكبر حجماً في السحب لتصبح في إتجاه هابط
بينما بعض القطرات المتكثفة الخفيفة لازالت في إتجاه صاعد
وهنا يتم دمج القطرات الصغيرة الصاعدة مع القطرات الكبيرة الهابطة
ولذلك يغزر مطر السحابة وتكبر قطراتها بحسب إرتفاع سمكها إلى الأعلى ونحن نشاهد أن السحابة التي تبني على إرتفاعات عالية تكون غزيرة المطر
لأن القطرات الكبيرة الهابطة التي تحدثنا عنها تجد مجالاً أوسع لتجميع القطرات الصغيرة حولها وبالتالي تتضخم
وكذلك هذا ما يفسر مانشاهده من كبر قطرات المطر أول الهطول حيث تهبط اولاً القطرات الأثقل وزناً وتكنس القطرات الصغيرة التي تكون في طريق نزولها
ثم بعد ذلك لا تجد القطرات التي تنزل بعدها الكمية الكبيرة من القطرات الصغيرة فيبدأ يقل حجم حبات المطر
هذه العملية التي نذكرها تنطبق على السحب التي تكون درجة حرارة قمتها حتى -15 درجة مئوية
لكن إذا زادت برودة قمة السحابة وأصبحت درجة حرارة قمة السحابة أقل من -15 فعندها يختلف الأمر
لأن السحابة في مثل هذه الدرجات المتدنية تحتوي على بلورات ثلجية
وهنا تقوم البلورات الثلجية بسحب بخار الماء من القطرات المتكثفة فتنمو البلورات الثلجية وتصغر قطرات الماء الموجودة في السحابة
وهذه العملية تفسر فيزيائياً بسبب أن قدرة الجزيئات على مغادرة سطح الماء أقوى من قدرتها على مغادرة سطح الثلج
فتنمو هذه البلورات الثلجية ويثقل وزنها وتهبط، وهي في هبوطها قد تصادف بلورات ثلجية أخرى لتلتصق بها ويكبر حجمها فيكون سبب في كبر حبات البرد
وقد تتصادم معها وتتكسر إلى بلورات أصغر
وقد تذوب قبل وصولها سطح الأرض فتسقط على شكل قطرات ماء
شاهدوا في هذه الصورة تقسيم أجزاء السحابة بين القطرات والثلج
http://farm9.staticflickr.com/8239/8538820663_9500351870.jpg
أنواع الهطول
1- المطر
http://farm9.staticflickr.com/8247/8539926878_c8c326c495_b.jpg
في أكثر الأحيان يكون الهطول على هيئة قطرات ماء برغم أن أصل هذه القطرات في أحيان كثيرة ثلج، ولكنه ذاب قبل أن يصل إلى سطح الأرض
وتتفاوت هذه القطرات في حجمها بين القطرات الصغيرة والكبيرة، ويصل حجم القطرات الكبيرة في بعض الأحيان إلى 5 ملم (نصف سنتيمتر)
ويندر أن يزيد حجمها على 6 ملم
وبعد الهطول يلاحظ صفاء الأجواء حيث تقوم قطرات الماء بإزالة الذرات العالقة في الجو
وأحيانا يختلط المطر ببعض الغازات مثل النيتروجن والكبريت وأنواع من الأكاسيد لتصبح أمطار أسيدية لها تأثيرات على المزروعات ومصادر المياه
2- الثلج
http://farm9.staticflickr.com/8094/8538820153_61681c6028_b.jpg
سبق وأن قلنا بأن أكثر الهطول المطري يكون في أصله نتيجة ذوبان الثلج قبل وصوله إلى الأرض
لكن في فصل الشتاء عندما ينزل مستوى التجمد إلى إرتفاعات قريبة من سطح الأرض في بعض مناطق الكرة الأرضية
خاصة المناطق البعيدة عن منتصف الكرة الأرضية فإن الثلج المتساقط من السحبيستطيع أن يبقى على حالته حتى يصل سطح الأرض
علماً بأن الثلج يستطيع أن يصمد ويقاوم الذوبان لمسافة 300 متر هبوطاً بعد ان يتجاوز مستوى التجمد
3- البرد
http://farm9.staticflickr.com/8508/8538821089_3bbf1dce9a_b.jpg
http://farm9.staticflickr.com/8515/8539958618_ec17fea3e1_b.jpg
البرد هو قطع من الثلج تتكون في السحب التي تجد تيارات رفع قوية تستطيع أن تحمل البلورات الثلجية لمسافة عالية فوق مستوى التجمد
وفي بعض السحب يحدث تخلخل في تيارت الرفع فتجد حبات البرد المتكونة نفسها أمام حركة أفقية في السحابة مع صعود إلى الأعلى
وهذا يساعد في نموها بشكل كبير حتى تصل إلى أحجام وأوزان أثقل من ان تتحملها تيارات الرفع فتبدأ رحلة الهبوط الإضطراري
ومن أكبر حبات البرد التي سجلت عالمياً .. في ولاية كانساس في أمريكا حبات برد وصل قياسها إلى كيلو إلا ربع وقطرها 14 سم عام 1970
وفي أبريل 1996 توفي 92 شخص في بنجلاديش بسبب عاصفة بردية وصل وزن بعض حبات البرد فيها حتى 1000 جرام (1 كيلو)
رائحة المطر
دائما ما نسمع البعض يقول أشم رائحة المطر فهل للمطر رائحة ؟
نعم هناك رائحة تأتي قبل المطر وتفسيرها العلمي هو أن المطر عند هطوله على سطح الأرض تتفاعل معه بعض البكتيريا الموجودة في التربة
فتفوح منها غازات ذات رائحة معينة ينقلها الهواء إلى المناطق التي لم تمطر بعد فيشمها الناس
ويسمونها برائحة المطر وهي غالباً تعني أن الهطول وشيك
قياس المطر
يتم قياس كمية المطر بوضع إناء على شكل مخروطي أو قمعي
كما في الصورة التالية
http://farm9.staticflickr.com/8516/8538821015_7daf4fa520.jpg
بحيث تكون فوهة التجميع بالأعلى أكبر من أنبوب القياس المدرج بعشر مرات وتصبح وحدة القياس عُشر (واحد من عشرة)
أي إذا كان قطر فوهة التجميع 20 سم فإن قطر الأنبوب المدرج 2 سم أي عشر قطر فوهة التجميع
وبقية الأبعاد كما هو موضح في الرسم
رادار دوبلر
http://farm9.staticflickr.com/8378/8539926686_13b2ab8027_z.jpg
من أجهزة الرصد المهمة لتحديد كمية الأمطار داخل السحابة هو رادار دوبلر الجهاز الذي حل في العشرين سنة الماضية
أقرب شئ لتمثيل فكرة الرادار هو صور الأشعة حيث ترسم أشعة أكس ما يقابلها بحسب قوة إرتدادها وتظهره على الصورة
ورادار دوبلر يرسل أشعة وهذه الأشعة لو صادفت قطرات ماء فإنها ترتد إلى الرادار وعندها يقوم الرادار بحساب المسافة بناءاً على الزمن الذي إرتدت فيه الأشعة
يقوم الرادار بتحليل هذه الموجات المنعكسة ويستطيع من خلال تحليل سرعة وقوة الموجه المنعكسة تحديد كثافة الهطول
ويظهرها على الشاشة من خلال برامج حاسوبية تظهر الإنعكاسات بألوان مختلفة ترمز إلى كثافة الهطول
حقن السحب أو الإستمطار
أولاً أنا أميل إلى التسمية بحقن السحب أو بذر السحب لعموم وشمول التسمية لكلا النوعين من الحقن وهو الحقن التلقيحي للمساعدة في تكثف السحب
بالإضافة إلى الحقن السالب الذي يهدف إلى إضعاف السحب بينما تسمية الإستمطار لا تشمل كلا النوعين
كما أن لفظ الإستمطار له مدلولات شرعية ربما تكون سبباً عند البعض في المغالاة في عدم تقبل الحقيقة العلمية
أو الدخول بالحديث إلا مجالات الفتوى والشرعية الدينية
حقن السحب هو حقيقة علمية موجودة فالله سخر لنا هذا الكون وآتانا من العلم والقدرة بقدر ما يكفينا ويعيننا على عمارة الأرض التي إستخلفنا فيها
فكل ما نستطيعه هو من تسخير الله وعونه لنا .. فهو سخر لنا معرفة الأجنة في البطون من خلال تطور أجهزة الطب
والله قد خلقنا على سطح الأرض وسخر لنا الطيران في الفضاء
وهو الذي سخر لنا وآتانا من العلم ما نصنع به وسائل التبريد وتعديل حرارة الجو
وسخر لنا من الإمكانيات ووسائل الرصد ما أعاننا وهيأ لنا توقع هطول الأمطار ونشأة المنخفضات وحركة الرياح
ومن هذا التسخير هو ما تيسر للعلم من إمكانية حقن السحب وزيادة مفعول التكثف والفكرة ليست حديثة بل بدأت منذ عام 1940م
وتتلخص فكرة حقن السحب في رش ذرات من مواد معينة تكون نواة لتنمو عليها قطرات المياه وتهطل على سطح الأرض بشكل أكبر
أكثر المواد شيوعاً وإستخداماً في هذا الغرض هي الثلج الجاف و يوديد الفضة
هذه صورة لمضخة الحقن التي يتم نفث المواد من خلالها ..
http://farm9.staticflickr.com/8388/8539927294_0f8c9e190c_b.jpg
علماً بأنه يمكن القيام بذلك من دون طائرات بواسطة أجهزة أرضية
الدراسات والتجارب حتى الآن لم تثبت تطوراً في هذا الموضوع لأن النتائج كانت تختلف كثيراً
في بعض الحالات لوحظ تطور السحب التي يتم حقنها وفي بعض الحالات لوحظ عكس ذلك
وفي أحيان أخرى لم يحدث أي تطور ولا ترديّ في حالة السحب
وفي السنتين الماضية أعلنت جهات عدة من جامعات وهيئات قامت بتجارب عديدة في موضوع حقن السحب
بأن النتئاج لم ترقى إلى المأمول وصاحب الفشل كثيراً من المحاولات
لكن لا زالت التجارب مستمرة في هذا الموضوع حتى يقضي الله أمراً كان مفعولا
والسلام عليكم ورحمة الله ..
وهنا نكون قد أتمننا الجزء الخامس بحمد الله
ونراكم في الفصل السادس وهو فصل الضغط الجوي والرياح
سبحانك اللهم وبحمدك أشهد أن لا إله إلا أنت .. أستغفرك وأتوب إليك