كيف يتشكل المطر المتجمد؟ وسنتحدث أيضًا عن كيفية تشكل الأمطار المتجمدة، وفوائد المطر، ومعلومات عن المطر، وأسباب نزول المطر. كل هذه المواضيع يمكنك العثور عليها في مقالتنا.
كيف يتشكل المطر المتجمد؟
المطر المتجمد، والمعروف بالبرد، هو المطر الذي يصبح باردًا جدًا ويتجمد عندما يلتقي أو يصل إلى الأسطح الباردة. ويتطور هذا النوع من الأمطار عندما يصطدم تساقط الثلوج بطبقة من الهواء الدافئ في الغلاف الجوي، وبسبب درجة الحرارة الدافئة يذوب الثلج في الهواء ويتحول أثناء تساقطه إلى حالته السائلة وهي الماء أي المطر العادي. ومع استمرار هطول الأمطار عبر الغلاف الجوي، يمر هذا المطر عبر طبقة رقيقة من الهواء البارد مباشرة فوق السطح وبالتالي يبرد ويصبح عند درجة حرارة أقل من درجة التجمد. وعلى الرغم من درجة الحرارة المنخفضة هذه، فإن قطرات المطر هذه لا تتجمد بشكل كامل، بل تمر بمرحلة تسمى التبريد الفائق أو القطرات فائقة التبريد. وعندما تصطدم هذه القطرات شديدة البرودة بسطح الأرض المتجمدة، فإنها تتجمد على الفور وتشكل طبقة رقيقة من الجليد ولذلك يطلق عليها اسم المطر المتجمد.
على الرغم من أن العواصف الجليدية هي أكثر الظواهر الجوية الشتوية تدميراً، بالإضافة إلى كونها في كثير من الأحيان سببًا لحوادث السيارات وانقطاع التيار الكهربائي والإصابات الشخصية، إلا أن سبب العواصف الجليدية ليس سوى تراكم الأمطار المتجمدة، وتوجد الأمطار المتجمدة بكثرة داخل نطاق ضيق. على الجانب البارد من الجبهة الدافئة عندما تكون درجة حرارة السطح عند درجة التجمد أو أقل منها.
فوائد المطر
1- يعمل المطر على تنقية الهواء من الأوساخ والغبار العالق، والتي تسبب ظهور العديد من الأمراض.
2- يعتبر ماء مقطر لأنه ينتج من عمليتي التبخر والتكثيف. وله فوائد عديدة بالمقارنة مع الماء العادي ويستخدم في المجالات الطبية.
3- تعتبر مياه الأمطار مصدراً للمياه الجوفية. وعندما تسقط على سطح الأرض، يتسرب بعض مياه الأمطار ببطء عبر مسام الصخور، وتتجه نحو الأرض لتكوين المياه الجوفية. كما يمكن استخدام مياه الأمطار للشرب، كما أن للأمطار فوائد كبيرة للنباتات والبيئة، وتساهم مياه الأمطار في الحفاظ على صحة التربة، والتخلص من الأملاح والمواد الكيميائية المتراكمة فيها.
4- للمطر أهمية كبيرة لاستمرارية حياة الكائنات الحية. وهو مهم للإنسان والحيوان وكذلك النبات.
5- المطر يجدد خلايا الجسم. يمنح الجسم الطاقة التي يحتاجها، بالإضافة إلى تجديد خلايا الجلد التالفة مقارنة بالمياه العادية.
معلومات عن المطر
المطر هو تكثف بخار الماء من السحاب وتساقطه على شكل قطرات متفرقة على الأرض. ويتكون عندما يبرد الهواء ويحدث تكثيف لبخار الماء. وزن القطرات صغير فلا تسقط على الأرض. ولكي يهطل المطر، يجب أن تتجمع هذه القطرات الصغيرة في مجموعات أكبر.
ظلت كيفية تشكل المطر لغزا كبيرا حير الكثير من العلماء على مر الزمن، ولم يكن من الممكن اكتشاف مراحل تكوين المطر إلا بعد اكتشاف الرادار.
ويتكون المطر نتيجة تبخر مياه البحر والأنهار بسبب الحرارة. كما تفرز النباتات كمية من بخار الماء بحيث يرتفع البخار إلى طبقات الجو العليا بسبب خفته، ثم يبرد ويتكثف على شكل سحب. ثم تحمل الرياح السحب وتحمله إلى الأرض، وعندما ترفعه إلى الطبقات العليا من الجو، تنخفض درجة حرارته أكثر ويهطل المطر. .
اكتشف العلماء حقائق تتعلق بتكوين السحب الممطرة. تتشكل وتتكون السحب الممطرة وفق مراحل محددة.
أسباب هطول الأمطار
1-نظرية بلورات الثلج
تشرح هذه النظرية معظم هطول الأمطار في المناطق المعتدلة. وبناءً على هذه النظرية، تعتبر عملية تكوين المطر تحدث بشكل متكرر أكثر من ظاهرة الاندماج. وتحدث عملية بلورات الجليد في السحب حيث تكون درجة حرارة الهواء أقل من الصفر المئوي (نقطة تجمد الماء).
وفي معظم الحالات، تحتوي هذه السحب على قطيرات من الماء شديد البرودة، والتي تبقى في حالة سائلة على الرغم من انخفاض درجة حرارتها إلى ما دون الصفر المئوي. وتكون بلورات الجليد الموجودة في هذا النوع من السحب على شكل جزيئات مجهرية تسمى نوى الجليد. تحتوي نوى الثلج هذه على جزيئات متناهية الصغر من التربة أو الرماد البركاني.
تتشكل بلورات الثلج عندما تتجمد قطرات شديدة البرودة على نوى الجليد.
عندما تنخفض درجة الحرارة إلى 40 درجة مئوية تحت الصفر أو أقل، تتجمد قطرات الماء بدون نوى الجليد. في ظل ظروف معينة، يمكن أن تتكون بلورات الجليد في المقام الأول من بخار الماء. في هذه الحالة، يبدأ بخار الماء بالترسيب على نوى الجليد، دون المرور عبر الحالة السائلة.
يزداد حجم بلورات الجليد المتكونة بالقرب من القطرات شديدة البرودة عندما يترسب بخار الماء من قطرات السحاب على هذه البلورات. عندما تسقط البلورات عبر السحابة، فإنها قد تصطدم وتتحد مع بلورات أخرى، أو مع قطيرات شديدة البرودة.
وعندما يصل وزن البلورة إلى الحد الذي يجعل الهواء غير قادر على حملها، فإنها تسقط من السحابة. وتتحول هذه البلورات إلى قطرات مطر إذا مرت عبر طبقات الهواء التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المئوي.
وتعتمد تجارب تلقيح السحب، أو ما يسمى بتلقيح السحب، على نظرية بلورات الجليد. وفي هذه التجارب، يتم وضع عدة مواد كيميائية داخل السحب لتكون بمثابة نوى الجليد، وتساعد هذه العملية في بعض الأحيان على تحسين فرص تكوين بلورات الجليد.
2- نظرية الاندماج
ينشأ المطر من بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي. يتشكل بخار الماء عندما تتسبب حرارة الشمس في تبخر الماء من المحيطات والمسطحات المائية الأخرى. يبرد الهواء الدافئ الرطب عندما يرتفع، وتقل كمية البخار التي يمكن أن يحملها. تسمى درجة الحرارة التي لا يستطيع الهواء الاحتفاظ بها درجة الحرارة التي لا يستطيع الهواء عندها امتصاص كمية إضافية من الرطوبة بواسطة نقطة الندى. إذا انخفضت درجة الحرارة إلى ما دون نقطة الندى، يتكثف بخار الماء على شكل ضباب، مكونًا السحب.
يتكثف بخار الماء إلى جزيئات صغيرة جدًا تسمى نوى التكثيف. وتتكون هذه النوى من الغبار وأملاح البحر والمحيطات وبعض المواد الكيميائية المنبعثة من المصانع وعوادم السيارات. عندما يتكثف بخار الماء، تنطلق الحرارة، مما يجعل السحب ساخنة. يساعد هذا التسخين على دفع السحب للأعلى، مما يجعلها أكثر برودة. وقد تم تفسير تكوين قطرات المطر في مثل هذه السحب من خلال نظرية الاندماج ونظرية بلورات الجليد.
تنطبق هذه النظرية على تشكل الأمطار فوق المحيطات والمناطق الاستوائية. وبناءً على هذه النظرية، فإن قطرات الماء الأكبر ذات الأحجام المختلفة تسقط بشكل أسرع من القطرات الأصغر. وبناء على ذلك، تصطدم هذه القطرات بقطرات أصغر ثم تنضم إليها. هذه العملية تسمى الانصهار. فإذا سقطت قطرة ماء كبيرة على مسافة 1.5 كيلومتر في إحدى السحب، فمن الممكن أن تندمج مع مليون قطرة. وبهذه الطريقة يصل القطرة إلى وزن لا يستطيع الهواء تحمله، فيسقط بعض منه على الأرض على شكل قطرات مطر، ويتم تدمير القطرات المتبقية التي يزيد قطرها عن 6 ملم. للرش.
وتتحرك هذه القطرات إلى الأعلى، فإذا ارتفعت السحابة بسرعة، فإنها تهبط مرة أخرى وتتكرر عملية الدمج.