اسم ماکان به گوش شما و دوستانتان نخورده است!؟
ابرها را نمیتوان فریب داد؛ آنها تابع باد هستند
تصور رایج این است که ابرها اجسامی شناور و تقریباً بیوزن هستند. اما واقعیت فیزیکی متفاوت است. هر قطره آب درون ابر تحت تأثیر نیروی جاذبه زمین به سمت پایین کشیده میشود و آنچه مانع از سقوط قطرات میشود، جریانهای صعودی هواست. ابرها حاصل تعادل ظریف میان نیروی رو به بالای جریان هوا و نیروی رو به پایین جاذبه هستند. حرکت افقی ابرها نیز کاملاً تابع بادهای ترازهای مختلف جو است. به بیان دقیقتر، ابر مسیر خود را انتخاب نمیکند؛ باد در هر ارتفاعی، ابر همان ارتفاع را با خود میبرد. درک این مقیاس فیزیکی، نخستین گام برای پاسخ به این پرسش است که آیا هیچ نیروی زمینی قادر به متوقف کردن یا منحرف کردن این کوههای روان است.
یک ابر بارانزا چقدر وزن دارد
چگالی آب مایع در یک ابر بارانزا به طور میانگین حدود نیم گرم در مترمکعب است. این رقم بسیار کوچک به نظر میرسد، اما وقتی در حجم عظیم یک ابر ضرب شود، به ارقامی شگفتآور میرسیم.
یک ابر از نوع «کومولونیمبوس» (Cumulonimbus) که همان ابرهای عظیم سندانشکل مسئول رگبارهای شدید و تگرگ هستند، با ابعاد متوسط تقریباً ده کیلومتر طول، ده کیلومتر عرض و هشت کیلومتر ارتفاع، حدود چهارصد میلیون مترمکعب حجم دارد. ضرب این حجم در چگالی نیم گرم در مترمکعب، جرمی معادل دویست میلیون گرم یا دویست هزار کیلوگرم آب را نشان میدهد. این وزن تنها مربوط به آب مایع درون ابر است و ذرات یخ و بخار آب را شامل نمیشود.
ابر کومولونیمبوس
برای متوقف کردن چنین جرمی در حال حرکت با سرعت پنجاه کیلومتر بر ساعت، باید نیرویی معادل چندین هزار نیوتن بر ثانیه اعمال کرد. در علم فیزیک، این نیرو را تنها باد میتواند تأمین کند. هیچ منبع انرژی زمینی قادر به تولید چنین نیرویی در مقیاس مورد نیاز برای تأثیرگذاری بر یک ابر کامل نیست.
راننده واقعی ابرها؛ باد نه هیچ چیز دیگر
جو زمین از لایههای مختلفی تشکیل شده که هرکدام دما و فشار مخصوص به خود را دارند. به این لایهها «ترازهای جوی» (Atmospheric Levels) گفته میشود. هر تراز دارای بادهایی با جهت و سرعت خاص است. ابرها معمولاً در یک تراز مشخص تشکیل میشوند و تا زمانی که ساختارشان پایدار است، با باد همان تراز حرکت میکنند.
اگر جریان باد در آن تراز تغییر جهت دهد، ابر نیز تغییر مسیر خواهد داد. اما این تغییر جهت هرگز ناگهانی و آنی نیست. بادها بر اساس «گرادیان فشار جو» (Pressure Gradient) حرکت میکنند؛ یعنی اختلاف فشار بین دو ناحیه. هرچه این اختلاف بیشتر باشد، باد شدیدتر خواهد بود. تغییر جهت باد فرآیندی تدریجی است و در مقیاسهای کیلومتری و ساعتی رخ میدهد.
هیچ مکانیزم طبیعی یا مصنوعی شناختهشدهای وجود ندارد که بتواند از بیرون، بدون تغییر در میدان فشار جو، یک ابر را هل دهد یا بکشد. برای متوقف کردن یک ابر، باید بادی را که آن را حمل میکند متوقف کرد؛ و توقف باد در مقیاس منطقهای، از نظر فیزیک جو ناممکن است.
یک ابر چگونه از بین میرود
از نظر علم هواشناسی، یک ابر تنها از دو طریق بارش یا تبخیر میتواند نابود شود. در بارش، قطرات آب درون ابر به هم میچسبند و آنقدر سنگین میشوند که نیروی جاذبه بر جریان صعودی هوا غلبه میکند و باران میبارد. این فرآیند «همچسبی» (Coalescence) نام دارد. در مسیر دوم یا تبخیر، اگر هوای خشک و گرم وارد ابر شود، قطرات آب تبخیر شده و ابر بدون اینکه بارانی ببارد، از هم میپاشد. این فرآیند «تبخیر درونابری» (In-Cloud Evaporation) نامیده میشود.
بارورسازی ابرها تنها میتواند در موارد محدود و با احتمال موفقیت کم، بر زمان یا مقدار بارش اثر بگذارد. این فناوری قادر به دور کردن ابر از یک منطقه یا نابودی کامل آن از راه دور نیست
هم بارش و هم تبخیر، فرآیندهایی درونی و وابسته به «شرایط ترمودینامیکی» (Thermodynamic Conditions) خود ابر هستند؛ یعنی دما، فشار، رطوبت و پایداری جو. هیچ فناوری زمینی قادر نیست از راه دور و بدون تماس مستقیم با ذرات ابر، این فرآیندها را کنترل کند.
بارورسازی ابرها
تنها فناوری شناختهشده در حوزه تأثیرگذاری بر ابرها، «بارورسازی ابرها» (Cloud Seeding) نام دارد. این روش در دهه ۱۹۴۰ میلادی توسط دانشمندی به نام «وینسنت شیفر» (Vincent Schaefer) کشف شد. او نشان داد که با پاشش تکههای یخ خشک به درون ابر میتوان بلورهای یخ تشکیل داد و بارش را تسریع کرد.
وینسنت شیفر
با این حال، این فناوری محدودیتهای قابل توجهی دارد. نخست آنکه نیازمند پرواز هواپیما به درون ابر و پاشش مستقیم موادی مانند یدید نقره یا یخ خشک است. دوم آنکه تنها در ابرهایی که از پیش شرایط بارش را دارند، مؤثر واقع میشود. سوم آنکه درصد موفقیت آن در افزایش بارش معمولاً بین ده تا بیست درصد تخمین زده میشود. چهارم آنکه این فناوری هیچ نقشی در جابهجایی ابرها از نقطهای به نقطه دیگر یا متوقف کردن بارش ندارد.
پیشینۀ آرزوی بشر برای کنترل آسمان
تلاش برای کنترل باران و ابرها پیشینهای طولانی دارد. از آیینهای بارانخواهی در تمدنهای باستانی تا پروژههای علمی و نظامی قرن بیستم، همواره این آرزو وجود داشته که انسان بتواند بر آسمان تسلط یابد. پس از کشف بارورسازی ابرها در سال ۱۹۴۷، شور و شوق زیادی در جامعه علمی ایجاد شد و بسیاری گمان کردند دوران کنترل آبوهوا فرا رسیده است. دولتها و ارتشها سرمایهگذاریهای کلانی در این حوزه انجام دادند. اما به زودی مشخص شد که ابرها سامانههای پیچیده و غیرخطی هستند.
«نظریه آشوب» (Chaos Theory) که در هواشناسی کاربرد گسترده دارد، نشان میدهد که تأثیرگذاری بر یک سامانه جوی حتی به کوچکی یک ابر، نیازمند دانش دقیق از همه متغیرهای آن است. این دانش در اختیار بشر نیست. آرزوی دیرینه کنترل آسمان، تا امروز با قوانین فیزیک جو در تضاد بوده است.
جایگاه ابرها در سامانه اقلیمی زمین
ابرقسمت جداییناپذیری از «چرخه آب» در کره زمین هستند. آنها آب را از دریاها و خشکیها به جو منتقل میکنند و پس از بارش، آن را به سطح زمین بازمیگردانند. این چرخه، موتور محرک آبوهوا و اقلیم به شمار میرود.
علاوه بر این، ابرها تأثیر مستقیمی بر «تابش خورشیدی» دارند. ابرهای ضخیم بخش قابل توجهی از انرژی خورشید را به فضا بازمیگردانند و از گرمایش بیش از حد زمین جلوگیری میکنند. ابرهای نازک و مرتفع نیز بخشی از انرژی گرمایی زمین را به دام میاندازند. این تعادل ظریف به گونهای است که هرگونه دخالت بیرویه در سامانه ابرها میتواند پیامدهای گسترده اقلیمی به دنبال داشته باشد. در طول تاریخ زمین، ابرها همواره بر اساس قوانین فیزیک و شیمی جو رفتار کردهاند. هیچ شواهدی وجود ندارد که نشان دهد نیروی خارجی غیر از باد و گرادیان فشار، توانسته باشد مسیر یا سرعت یک ابر را در مقیاس وسیع تغییر دهد.
همگرایی شواهد فیزیکی و هواشناختی
حرکت ابرها کاملاً تابع بادهای همسطح و گرادیان فشار جو است. اندازهگیریهای مستقیم با استفاده از رادار هواشناسی و بالونهای جو بالا نشان دادهاند که همبستگی نزدیکی بین سرعت و جهت باد در یک تراز مشخص با سرعت و جهت حرکت ابر در همان تراز وجود دارد.
این اندازهگیریها همچنین نشان دادهاند که تغییر ناگهانی در مسیر یک ابر بدون تغییر متناظر در جهت باد در آن ارتفاع، هرگز ثبت نشده است. هیچ مورد مستندی از حرکت یک ابر خلاف جهت باد یا تغییر مسیر آن بدون تغییر در میدان باد وجود ندارد. این همگرایی شواهد نشان میدهد که درک رفتار ابرها بدون درک رفتار بادها ناقص خواهد بود. ابرها آینۀ بادها هستند و هرگونه تلاش برای جابهجایی آنها، در حقیقت تلاش برای جابهجایی بادهاست؛ کاری که از نظر فیزیک جو ناممکن به نظر میرسد.
ابرها؛ تابع قوانین طبیعت
مجموعه شواهد علمی در حوزههای فیزیک جو، هواشناسی دینامیک و اقلیمشناسی نشان میدهد که حرکت ابرها فرآیندی چندلایه و کاملاً تابع قوانین طبیعی است. این فرآیند از جریانهای صعودی هوا آغاز میشود که قطرات آب را در ارتفاع نگه میدارد، توسط بادهای همسطح جابهجا میشود و در نهایت از طریق بارش یا تبخیر به پایان میرسد.
وزن عظیم ابرها که به چندین هزار تن میرسد، انرژی غیرقابل تصور مورد نیاز برای تغییر مسیر آنها که تنها باد میتواند تأمین کند، و این حقیقت که تغییر مسیر ابر مستلزم تغییر در میدان فشار جو است، همگی نشان میدهند که هیچ فناوری زمینی قادر به جابهجایی یا نابودی ابرها از راه دور نیست.
حتی پیشرفتهترین فناوری موجود یعنی بارورسازی ابرها نیز نیازمند نفوذ مستقیم به درون ابر است و تنها در شرایط خاص و با درصد موفقیت محدود، میتواند بر زمان یا مقدار بارش تأثیر بگذارد. این فناوری هیچ نقشی در جابهجایی یا متوقف کردن بارش ندارد.
انتهای پیام/
