فرادرسباران چگونه تشکیل می شود؟ — به زبان ساده
ابرها از قطرات آب تشکیل شده‌اند. در داخل ابرها، قطرات آب به یکدیگر می‌پیوندند و سبب بزرگتر شدن قطرات می‌شوند. در ادامه این اتفاق، قطرات آب سنگین خواهند شد و توانایی معلق بودن در هوا را نخواهند داشت و به صورت باران به زمین می‌رسند. در مطالب قبلی «مجله فرادرس» در خصوص چرخه آب صحبت کردیم. در این آموزش قصد داریم ببینیم که باران چگونه تشکیل می شود و آب جمع شده در ابرها چگونه به زمین می‌رسد.
مقدمه
همه می‌دانیم که باران حتی باران مصنوعی برای زمین مفید است زیرا به کشاورزان برای تولید محصول کمک می‌کند و نقش مهمی در رشد گیاهان و تامین آب مصرفی در شهرها و روستاها دارد. همواره این سوال در ذهن دانش آموزان شکل می‌گیرد که باران چگونه تشکیل می شود و به زمین می‌رسد. باران، بخش بزرگی از بارش‌های جوی مثل برف، تگرگ و ... را شامل میشود.
نحوه تشکیل باران
خوب است بدانید که آب همواره در حال حرکت است و از جایی به جای دیگر منتقل و از شکلی به شکلی دیگر تبدیل میشود. در حقیقت، آبی که به صورت باران در یک شهر جمع میشود، ممکن است روزهای قبل از بارش، در اقیانوسی بوده باشد. آب‌ها در اتمسفر، روی زمین، در دریاها و اقیانوس‌ها و حتی زیر زمین هستند و از طریق چرخه آب، به طور مداوم از آن‌ها استفاده میشود. در این چرخه، آب به حالت‌های مختلف ماده یعنی مایع، جامد و گاز (بخار آب) تبدیل خواهد شد.
اما در پاسخ به سوال باران چگونه تشکیل می شود باید گفت بخار آب از طریق فرآیندی به نام تبخیر، به اتمسفر راه پیدا می‌کند. این کار از طریق جذب انرژی خورشید و تبدیل آب‌های موجود در دریاچهها، رودخانه‌ها و دریاها به بخار آب در اتمسفر انجام میشود.
با بالا رفتن بخار آب در اتمسفر، این گاز سرد خواهد شد و طی فرآیندی به نام «میعان» (Condensation) به قطرات کوچک آب تبدیل میشود. این قطرات کوچک در ادامه، ابرها را تشکیل می‌دهند. زمانی که تمامی این قطرات با یکدیگر ترکیب شوند، بزرگ و بزرگتر و همچنین، سنگین و سنگین‌تر می‌شوند و توانایی قرار گرفتن در اتمسفر را نخواهند داشت. در این زمان است که به دلیل نیروی جاذبه، این قطرات به صورت بارش‌های مختلف به زمین می‌رسند.
چرخه باران
پس از بارش باران، بخش بسیاری از آن به اقیانوس‌ها، رودخانه‌ها و دریاچهها باز خواهد گشت. برف و یخ تا مدتی بر روی سطح زمین باقی می‌مانند و بخشی هم به زیر زمین نفوذ پیدا می‌کنند.
بعد از اینکه فهمیدیم باران چگونه تشکیل میشود باید مختصری در خصوص چرخه باران صحبت کنیم. آب با اینکه درصد کمی از اتمسفر را تشکیل می‌دهد اما نقش مهمی در آب و هوای کره زمین ایفا می‌کند. در برخی مناطق، اتمسفر محلی ممکن است در حدود ۴ درصد آب را شامل شود در حالیکه در مناطقی دیگر، این میزان می‌تواند بسیار پایین باشد.
تحت شرایط معمول، آب می‌تواند در یک چرخه هیدرولوژیک، به صورت جامد، مایع یا گاز وجود داشته باشد. در این چرخه، آب از اقیانوس‌ها تبخیر میشود و در نهایت به زمین و دریاها باز می‌گردد.
بخار آب را نمی‌توان به طور واضح مشاهده کرد اما با سرد شدن هوا، این بخار بر روی پنجره گرم منازل و شیشه خودروها میعان می‌کند و قطرات کوچکی از آب را تشکیل می‌دهد. اینکه باران چگونه تشکیل می شود نیز در دل همین پدیده نهفته است. اتمسفر شامل ذرات ریزی موسوم به «هسته‌های چگالش» (Condensation Nuclei) یا «هسته‌های ژاله‌زایی» است که از فوران‌های آتشفشانی و توفان‌های شن و آلودگی‌های مختلف بوجود می‌آیند.
زمانیکه بخار آب، متراکم میشود، به این ذرات میکروسکوپی می‌چسبد. اگر به میزان کافی از این بخارهای آب متراکم داشته باشیم، تجمع میلیاردها جزء از آن‌ها، ابرها را تشکیل می‌دهد. اگر دما به اندازه کافی سرد باشد، آب در اطراف هسته چگالش به یخ تبدیل میشود. اگر وزش بادی وجود نداشت، تمامی این قطرات به سرعت به زمین می‌رسیدند اما شکل پیچیده هوا در لایه‌های بالایی سبب حرکت آن‌ها در فاصله‌های زیاد و تغییر شکل ابرها میشود.
اگر میزان زیادی از آب در اطراف یک ذره، متراکم شود یا اینکه افت دما داشته باشیم، آب به طور مجدد به سطح می‌رسد. خوب است بدانید که ابرها در شکل، اندازه و ارتفاعات مختلفی تشکیل می‌شوند. حتی در نزدیکی زمین، این ابرها در شکل‌هایی از مه بوجود می‌آیند.
پاسخ دقیق تر به پرسش باران چگونه تشکیل می شود
در ادامه این متن قصد داریم کمی دقیق‌تر در خصوص نحوه تشکیل باران صحبت کنیم تا اطلاعات بهتری برای پاسخ به پرسش باران چگونه تشکیل میشود جمع‌آوری کنیم. در حقیقت، هوا شامل قطراتی از بخار آب است و مقدار آب در جرم مشخصی از هوای خشک را با نام «نسبت اختلاط» (Mixing Ratio) می‌شناسند. درصد کل بخار آبی که هوا در دمای خاصی توانایی نگهداری آن را دارد، موسوم به «رطوبت نسبی» (Relative Humidity) است.
نقطه شبنم و اشباع هوا
اینکه چه میزان بخار آب در بخشی از هوا وجود داشته باشد و در اثر اشباع، به ابر تبدیل شود، به دما بستگی دارد. پیش از آن‌که هوا اشباع شود باید به این نکته اشاره کنیم که هوای گرم‌تر، قبل از اشباع، بخار آب بیشتری نسبت به هوای سرد در خود جای می‌دهد. در نتیجه، یکی از راه‌های اشباع هوا، سرد کردن آن است که به کمک «نقطه شبنم» (Dew Point) تعریف میشود.
انعقاد
روش دیگر در تشکیل باران را باید در «انعقاد» (Coalescence) جستجو کرد. انقعاد زمانی اتفاق می‌افتد که قطرات باران در ترکیب با یکدیگر، قطرات بزرگتری را تشکیل دهند. مقاومت هوا به طور معمول سبب میشود تا قطرات باران در یک ابر، ثابت بمانند. زمانیکه در هوا اغتشاش رخ دهد، با برخورد قطرات باران، قطرات بزرگتری به تولید می‌رسند. با سرازیر شدن این قطرات نیز فرآیند انعقاد ادامه پیدا می‌کند و در نتیجه، قطرات باران به اندازه کافی سنگین می‌شوند که بر مقاومت هوا غلبه کنند و به شکل باران به زمین برسند.
آزمایش تشکیل باران
حال که به طور کامل یاد گرفتیم باران چگونه تشکیل می شود می‌خواهیم آزمایشی را نشان دهیم که به کمک آن، نحوه تشکیل باران را بررسی کنیم.
مواد لازم برای آزمایش تشکیل باران
موادی که برای انجام این آزمایش نیاز داریم عبارتند از:
- شیشه مربا
- صفحه سرامیکی
- آب گرم
- ۴ قطعه یخ
نحوه انجام آزمایش
داخل شیشه مربا آب بریزید تا ارتفاع آن به حدود ۵ سانتی‌متر برسد. سپس صفحه سرامیکی را بر روی شیشه مربا قرار دهید. در این مرحله، حدود ۳ دقیقه صبر کنید و سپس، قطعات یخ را بر روی صفحه بگذارید. در ادامه، نحوه انجام چرخه باران را تماشا خواهید کرد.
تولیدرمزارز باعث گرمای بیش اندازه هواوجلوگیری ازبارندگی می شود.