الغيوم والهطول
الغيوم هي التوقيع المرئي للهواء الصاعد والبارد، وتحدد الدراما المجهرية للقطيرات والبلورات الجليدية التي تنمو داخلها ما إذا كانت ستنجرف ببساطة أو تطلق مياهها على شكل مطر أو ثلج أو بَرَد.
Definition
الغيوم هي معلقات مرئية من قطيرات الماء أو بلورات الجليد تتشكل عندما يبرد الهواء الرطب إلى حد التشبع، والهطول هو الماء الذي يسقط منها بمجرد أن تنمو الجسيمات وتصبح كبيرة وثقيلة بما يكفي للتغلب على التيارات الصاعدة.
Scope
يغطي هذا الموضوع تكوين الغيوم وتصنيفها، وتنوّي القطيرات والبلورات الجليدية على الهباء الجوي، والعمليات الفيزيائية الدقيقة، بما في ذلك الاصطدام والاندماج وعملية بيرجيرون-فيندايسن الجليدية، التي تنمو بها جسيمات الغيوم لتتحول إلى هطول.
Core questions
- كيف وعلى أي الجسيمات تتشكل قطيرات الغيوم وبلورات الجليد؟
- كيف تُصنف الغيوم حسب الارتفاع والشكل؟
- كيف تنمو قطيرات الغيوم الصغيرة لتصبح قطرات مطر؟
- ما الدور الذي تلعبه العمليات الجليدية في إنتاج الهطول؟
Key theories
- عملية الاصطدام والاندماج (المطر الدافئ)
- في الغيوم الأكثر دفئًا من درجة التجمد، تسقط القطيرات الأكبر حجمًا بشكل أسرع، وتصطدم بالقطيرات الأصغر وتمتصها، وتنمو عن طريق الاندماج حتى تصبح ثقيلة بما يكفي لتسقط كمطر.
- عملية بيرجيرون-فيندايسن الجليدية
- في الغيوم ذات الطور المختلط، يتسبب ضغط البخار المشبع المنخفض فوق الجليد في نمو بلورات الجليد على حساب القطيرات فائقة التبريد، وهي مسار فعال ينتج الكثير من هطول الأرض خارج المناطق المدارية.
Mechanisms
تتكون الغيوم عندما يتشبع الهواء الصاعد والبارد ويتكثف بخار الماء على نوى تكثف الغيوم لتكوين قطيرات، أو يترسب على نوى الجليد لتكوين بلورات. هذه الجسيمات صغيرة جدًا بحيث لا تسقط، لذا يجب أن يحدث النمو: في الغيوم الدافئة عن طريق اصطدام واندماج القطيرات، وفي الغيوم الباردة أو ذات الطور المختلط عن طريق عملية بيرجيرون-فيندايسن، حيث تنمو بلورات الجليد بسرعة بينما تتبخر القطيرات فائقة التبريد. بمجرد أن تصبح الجسيمات كبيرة بما يكفي للتغلب على التيار الصاعد، فإنها تسقط على شكل مطر أو ثلج أو جليد أو بَرَد.
Clinical relevance
يُعد فهم عمليات الغيوم والهطول أساسًا للتنبؤ الكمي بالهطول، وتفسير الرادار، والتنبؤ بتجليد الطائرات، وجهود تعديل الطقس مثل استمطار السحب، كما أنه يوضح كيف تؤثر الغيوم على توازن طاقة الكوكب ومناخه.
History
أعطى تصنيف لوك هوارد للغيوم في أوائل القرن التاسع عشر أسماءها الدائمة؛ وفي القرن العشرين، حدد بيرجيرون وفيندايسن آلية بلورات الجليد للهطول، وأسست الدراسات المختبرية والميدانية المفصلة الملخصة في أعمال مثل بروباشر وكليت الفيزياء الدقيقة الحديثة للغيوم والهطول.
Key figures
- Luke Howard
- Tor Bergeron
- Walter Findeisen
Related topics
Seminal works
- rogers1989
- pruppacher1997
Frequently asked questions
- لماذا تمطر بعض الغيوم ولا تمطر أخرى؟
- تنتج السحابة الهطول فقط عندما تنمو قطيراتها أو بلوراتها الجليدية بما يكفي لتسقط ضد التيار الصاعد؛ وهذا يتطلب وقتًا كافيًا ورطوبة وعمليات فيزيائية دقيقة صحيحة، لذلك تتبخر العديد من الغيوم ببساطة دون أن تمطر أبدًا.
- كيف تحصل الغيوم على أسمائها؟
- تُصنف الغيوم بواسطة النظام الذي قدمه لوك هوارد عام 1802، باستخدام الجذور اللاتينية مثل cumulus للغيوم المتراكمة، و stratus للغيوم الطبقية، و cirrus للغيوم الرقيقة العالية، بالإضافة إلى البادئات للارتفاع والمطر.