ابر چیست؟ کمابیش همه ما می دانیم که ابرها درواقع ذرات بخار آب هستند که به دلیل متراکم بودن به اشکال مختلف دیده می شوند. ضمن اینکه شرایط جوی هم تغییراتی در حالات ابرها به وجود می آورد. در این مقاله از مجله کوهنوردی کوهپیما، قصد داریم در مورد اینکه از نظر علمی ابر چیست و چگونه تشکیل می شوند، صحبت کنیم.
ابرها چگونه تشکیل می شوند؟
ابرها قطره‌های آب یا بلورهای یخ هستند که به دلیل کوچکی و سبکی می توانند در هوا معلق بمانند. اما آب و یخی که ابرها را تشکیل می دهد چگونه به آسمان می رود؟ و چرا انواع مختلفی از ابرها تشکیل می شوند؟
با تابش خورشید زمین گرم و بخشی از آب اقیانوس ها، دریاها، رودخانه ها و دریاچه ها بخار می شود. هوای سطح زمین بر اثر نزدیکی با آن گرم شده و بالا می رود. در این صعود! بخار آب را همراه خود می برد. این بخار آب، دیده نمی شود.
هنگامی که هوا در اتمسفر (جو) بالا می رود، سرد و متراکم شده و قطره های آب و بلورهای یخ شکل می گیرند. این قطره ها و بلورها در کنار هم ابر را تشکیل می دهند. چند نوع ابر به این روش تشکیل می شوند، از جمله ابرهای کومولوس، کومولونیمبوس و استراتوکومولوس.
برخی از ابرها، مانند ابرهای عدسی (lenticular) و لایه ای (stratus)، زمانی تشکیل می شوند که باد به پهنه رشته کوه یا دیگر عوارض زمین برخورد کرده و به سمت بالا، به لایه های بالاتر جو، هدایت می شود. این فرایند حتی بدون وجود یک رشته کوه بلند نیز می تواند اتفاق بیفتد (زمانی که هوا بر روی زمینی با شیب ملایم حرکت می کند و ناچار به بالارفتن می شود). با بالارفتن هوا، دما کاهش می یابد و در نهایت ابرها تشکیل می شوند.
ابرها همچنین زمانی تشکیل می شوند که هوا در مناطق کم فشار به سمت بالا رانده شود یا بادها در مرکز یک سیستم کم فشار به هم می رسند و چاره‌ای جز بالارفتن ندارند. تمام انواع ابرها از طریق این فرایندها شکل می گیرند، به خصوص ابرهای آلتوکومولوس، آلتوستراتوس، سیروکومولوس، استراتوکومولوس و لایه ای (استراتوس).
نقش جبهه های هوا در تشکیل ابر چیست؟
جبهه های هوا، مرزهای باریکی در اتمسفر زمین هستند که دو توده هوای متفاوت با ویژگی های دمایی، رطوبتی و فشاری مجزا را از یکدیگر جدا می‌کنند. این توده های هوا می توانند گرم، سرد، خشک یا مرطوب باشند و در برخورد با یکدیگر، شرایط آب و هوایی مختلفی را به وجود بیاورند. جبهه های هوا یکی از اصلی ترین عوامل تشکیل ابرها هستند.
1. روند تشکیل ابرها در جبهه گرم
در یک جبهه گرم، توده هوای گرم روی توده هوای سرد می لغزد. در این حالت، هوای گرم به سمت بالا رانده می شود و انواع مختلفی از ابرها را تشکیل می دهد:
- ابرهای استراتوس در ارتفاع پایین
- ابرهای آلتوکومولوس و آلتوستراتوس در ارتفاع متوسط
- ابرهای سیروس، سیروکومولوس و سیرواستراتوس در ارتفاع بالا
علاوه بر این، ابرهای بارش زا مانند نیمبواستراتوس و کومولونیمبوس نیز در جبهه های گرم دیده می شوند.
2. روند تشکیل ابرها در جبهه سرد
در یک جبهه سرد، توده هوای سرد و سنگین، توده هوای گرم را به سمت بالا هل می دهد. در این حالت، ابرهای کومولوس به وفور دیده می شوند که اغلب به ابرهای کومولونیمبوس (ابرهای رعدوبرق زا) تبدیل می شوند. همچنین، ابرهای نیمبواستراتوس، استراتوکومولوس و استراتوس نیز می توانند در جبهه سرد تشکیل شوند.
چه عواملی بر رنگ ابرها تأثیر می گذارد؟
می دانیم که مولکول های هوا (به ویژه نیتروژن و اکسیژن) تنها رنگ آبی طیف نور خورشید را بازتاب می دهند و دیگر رنگ ها را جذب می کنند. به همین دلیل است که آسمان آبی دیده می شود.
از آنجا که قطره های آب موجود در ابرها بسیار بزرگتر از ملکول های هوا هستند تقریباً به طور مساوی تمام رنگ های طیف نور خورشید را بازتاب می دهند، بنابراین نور سفید خورشید همچنان بدون تغییر دیده می شود. ناگفته نماند گاهی به دلیل آلودگی هوا ابرها ته رنگ مایل به زرد یا قهوه ای دارند.
چرا ابرها به سمت بالا رشد نمی کنند؟
دلایل اصلی این مسئله عبارت است از:
1. پایان آزاد شدن گرمای نهان
تبدیل بخار به مایع (قطرهای آب) با آزادشدن گرمای نهان همراه است. گرمای نهان، گرمای پنهانی است که هنگام تغییر حالت ماده (از مایع به بخار و بالعکس) جذب یا آزاد می شود. آزادشدن این گرما، باعث گرم شدن توده هوای مرطوب می شود و این گرما به توده هوا اجازه می دهد بیشتر بالا رود، اما در نهایت، بخار آب اضافی متراکم می شود و تمام گرمای نهان آزاد می شود. با توقف آزادشدن گرما، دیگر نیروی محرکه ای برای بالارفتن توده هوا وجود ندارد و رشد ابرها متوقف می شود.
2. بادهای تند در جو بالا
بادهای شدید در لایه های فوقانی جو می توانند بالای ابرهای بلند را صاف کنند و مانع از رشد بیشتر آنها شوند.
3. رسیدن به استراتوسفر
گاهی هم ابرهای بسیار بلند ممکن است به استراتوسفر برسند. استراتوسفر لایه ای از جو است که در آن دما با افزایش ارتفاع افزایش می یابد (برخلاف تروپوسفر که دما با ارتفاع کاهش می یابد). این افزایش دما باعث تبخیر مجدد قطره های آب می شود و مانع از تراکم بیشتر بخار آب شده و در نتیجه جلوی رشد ابرها را می گیرد.
چرا برخی روزها ابری نیست؟
در روزهای گرم و آفتابی، ممکن است هیچ ابری در آسمان وجود نداشته باشد و آسمان کاملا آبی به نظر برسد. دلیل اصلی نبود ابر در چنین شرایطی، اندازه فشار هوا است.
در این روزها، منطقه تحت تأثیر «فشار بالا» یا «پادچرخند» قرار دارد. در این شرایط، به جای اینکه هوا بالا رفته و خنک شود، به آرامی پایین می آید. با پایین آمدن هوا به سمت لایه های پایین جو، فشار هوا افزایش می یابد و هوا فشرده و گرم می شود. در نتیجه، فرایند تراکم بخار آب رخ نمی دهد و ابری تشکیل نمی شود. به عبارت ساده، در چنین شرایط فشاری، هیچ مکانیزمی برای تشکیل ابرها وجود ندارد.
