اسرار ابرهای کومولوس

شاید شما هم جزو کسانی باشید که از دیدن ابرهای پنبه‌مانندی که کومولوس نامیده می‌شود، لذت می‌برند و با نگاه کردن به آن به دنبال یافتن شکل‌هایی آشنا مثل حیوانات یا اشیای مختلف باشید، اما بد نیست بدانید این ابرها در خود حجم بسیار زیادی انرژی ذخیره کرده‌ است.

برای درک بهتر علت وجود این انرژی، فرض کنید کنار پنجره اتاق‌ خود ایستاده‌اید و از همان جا در حالی که یک استکان چای هم در دست دارید، به آسمان نگاه می‌کنید. از آنجا که مایع درون استکان داغ است، بخاری از آن بلند می‌شود که همان مایع تبدیل‌شده به گاز است. مولکول‌های موجود در این بخار حدود یک میلیارد بار در هر ثانیه با یکدیگر برخورد می‌کنند.

دلیل تشکیل این بخار این است که بخشی از مایع روی سطح چای شما انرژی بیشتری از مایع گرفته و بخار می‌شود و البته این امر در نهایت به کاهش دما و سردتر شدن چای می‌انجامد. این بخار آن قدر در خود انرژی نهفته دارد که می‌تواند به جمع مولکول‌های اکسیژن و نیتروژن و سایر مواد سازنده جو زمین بپیوندد. این بخار چای مثل یک بالون روبه بالا می‌رود. در حین این بالا رفتن، از سرعت برخورد مولکول‌های درون بخار کاسته می‌شود. پس از مدتی، ذرات آب موجود در بخار به گرد و غبار می‌خورد و در کنار هم قرار می‌گیرد. با این حال، این مولکول‌ها همچنان می‌تواند حرکت کرده ، به مولکول‌های دیگر برخورد کند.

در ارتفاع سه کیلومتری از سطح زمین، تغییری ناگهانی روی می‌دهد. مولکول‌های بخار ما آنقدر سرد و کند شده‌ است که دیگر انرژی لازم برای برخورد با مولکول‌های دیگر را ندارد. در اینجا قطرات بسیار ریز آب تشکیل می‌شود و این قطرات ریز به هم پیوسته و شکل ابر می‌گیرد. به این ترتیب، ذرات ریز بخار که تا آن موقع از چشم ما پنهان بودند، ناگهان ظاهر می‌شود.

​ نکته جالبی که در این میان وجود دارد، به مساله انرژی مربوط می‌شود. برای این که مولکول آب بتواند به صورت گاز باقی بماند و متراکم شود، باید مقداری انرژی آزاد کند. این انرژی آزاد شده موجب گرم‌شدن محیط اطرافش می‌شود.

رقم این انرژی بسیار چشمگیر است. برای این‌که درک بهتری از این مقدار انرژی داشته باشیم، ابتدا مقدار انرژی لازم برای رساندن دمای یک لیتر آب از صفر درجه سانتی‌گراد به 100 درجه سانتی‌گراد را در نظر بگیرید. شاید برایتان جالب باشد میزان انرژی برای تبدیل آب 100 درجه سانتی‌گراد به بخار 100 درجه سانتی‌گراد، پنج برابر انرژی لازم برای رساندن دمای آب از صفر تا 100 درجه است! وقتی بخار آب در حین شکل‌گیری ابرها در ارتفاع بالا فشرده و متراکم می‌شود، این میزان انرژی آزاد می‌شود.

میلیاردها ذره بخار آب موجود در ابر، این انرژی را از خود آزاد می‌کنند. حالا فرض کنید بخاری که از استکان چای ما خارج شده بود وارد ابر می‌شود و مقدار زیادی انرژی دریافت می‌کند. این انرژی موجب گرم شدن، انبساط و در نتیجه افزایش سرعت بالارفتن مولکول‌های آن می‌شود. اما پس از مدتی بالارفتن انرژی خود را از دست می‌دهد و پایین می‌آید. اتفاقا دلیل این‌که شکل ابرهای کومولوس به طور پیوسته تغییر می‌کند نیز همین پدیده است. به کلامی دیگر، ذرات بخار آن بخش​ از انرژی را دریافت کرده، بالا رفته و سپس دوباره پایین می‌آید و همین موجب نوعی پویایی در شکل ابر می‌شود. دلیل این که ابری که تا چند دقیقه پیش به شکل گربه بود و اکنون به شکل یک ماشین درآمده دقیقا همین است!

یک ابر کومولوس معمولی ممکن است دارای هزار تن آب و نیز حجم بسیار چشمگیری از انرژی باشد. این بار که نگاهتان به چنین ابرهایی افتاد، به یاد شگفتی خلقت درون آنها هم باشید.

مجله فوکوس ​/ مترجم: صالح سپهری‌فر