سقوط ابر سنگین

بررسی

«چون بخارِ آب موجود در ابر بسیار سنگین است»، و لابد آنقدر سنگین است که به رانندگان صدمه می‌زند! اگر منظورمان تنها رد کردن ادعای بالا باشد، فوراً می‌توانیم بگوییم که، آخر بخار آب که هر مولکولش از یک اتم هیدروژن و دو اتم اکسیژن تشکیل شده (H2O)، سبکتر است از خود هوا که عمدتاً از گازهای دو اتمی اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده است. وقتی بخار آب از هوا سبکتر است، اگر به جای هوا بخار آب داشته باشیم که ترسش کمتر خواهد بود، چون وزن سبکتری بالای سر ماست. دیگر «بسیار سنگین» و «جرأت» چه معنایی دارند؟ (برای نگاهی دقیقتر به این مفهوم می‌توانید به مورد قبلی (۲۶) مراجعه کنید.)

پس بدون نیاز به شرح بیشتر ادعای بالا ردّ است. امّا بگذارید بگذریم و ادعا را تماماً بررسی کنیم.

ابتدا بد نیست چند جوابی که بعضی جاها ضدّ ادعای بالا داده شده است را بررسی کنیم:

- «ابر سقوط نکرده است، این دودی عجیب و ساکن است که ثابت سر جای خود مانده است.»

- «این اصلاً ابر نیست. این در واقع یک نوع فوم است که به مقدار زیاد از کارخانه‌ای یا چیزی مثل این، تولید شده است. الان هم ثابت است و معلوم است که فوم است و ابر نیست چون هیچ تغییر شکلی هم نمی‌دهد و از ابر سفتتر است.»

کسانی که چنین جوابهایی داده‌اند، که شاید حتی از خود ادعا عجیبتر است، احتمالاً فیلم را با دقّت تماشا نکرده‌اند. پس بیایید برای رد کردن جفت این جوابها، تصاویر زیر را مشاهده کنیم. اگر از پرسپکتیوِ (ژرفانمایی) تصویر غافل باشیم، به نظرمان می‌آید که ابر (یا هر چیزی که هست) چندان از ما دور نیست. اگر فاصلهٔ ابر را نزدیک بپنداریم، آنوقت ارتفاع ابر نیز خیلی به نگاه ما بلند نخواهد آمد. امّا با یک نگاه ساده به افقِ جادّه‌ای که کامیون در آن قرار دارد، پی می‌بریم که ابر درواقع خیلی هم دور است. مثلاً از عکس زیر روشن می‌شود که فاصله، حدود یک کیومتر است. البته چون تصویر کیفیت بالایی ندارد، این محاسبه با خطا همراه است.

سپس اگر عرض جادّه را حداقل ۶متر در نظر بگیریم تا دو کامیون (متشابه همان که در فیلم هست) بتوانند در آن از کنار هم عبور کنند، خواهیم دید که ارتفاع ابر از مرتبهٔ کیلومتر است!

چون فاصله زیاد است، تغییر فاصله چندان واضح دیده نمی‌شود. مثلاً اگر سرعت جسم یک متر بر ثانیه باشد، چون فاصله یک کیلومتر است، در هر ثانیه فقط یک‌هزارم فاصله طی می‌شود و تغییری به همین کمی رؤیت خواهد شد. همچنین تغییراتِ یک متری در پیکره و شکل جسمی به اندازهٔ یک کیلومتر چندان قابل توجه نیست. امّا با همهٔ این احوال، با دیدن تصاویر زیر که از زمانهای مختلفِ فیلم گرفته شده‌اند، می‌توانید به تغییر شکل و حرکت جسم پی ببرید.

اتفاقاً با توجه به فاصله و ابعاد توده، مشخص می‌شود که سرعتش کم هم نیست.

همینجا بد نیست اشاره کنیم که ابرهایی بالاسر این توده در آسمان معلقند. از روی شکلشان می‌توان تشخیص داد که از نوع «کومولوس» هستند. احتمالاً تکّه ابر بزرگی هم که تودهٔ مورد بررسی ما زیرش قرار دارد «کومولونیمبوس» است. آیا اینجا نباید پرسید که خُب اگر جایگاه این ابرها آن بالاست (یعنی در ارتفاعی متفاوت) و اگر این توده هم ابر است، پس چرا اینجا قرار دارد و پیش هم نوعان خودش نیست؟

جوّ زمین لایه‌های مختلفی دارد و این لایه‌ها از گازهای مختلف، دماهای مختلف، فشارهای مختلف و خلاصه ویژگیهای مختلف برخوردارند. برای مثال، شنیده‌ایم که هر چه از سطح زمین ارتفاع بگیریم دمای هوا کمتر می‌شود؛ امّا این فقط در لایهٔ اول جو درست است. در لایهٔ دوم با افزایش ارتفاع، دما افزایش پیدا می‌کند. این را هم می‌دانیم که گازی که گرمتر است، مولکولهایش جنب و جوش بیشتری دارند و این باعث می‌شود گاز به اطراف خود فشار بیشتری بیاورد و حجم خود را افزایش دهد. پس گاز گرمتر حجم بیشتر و چگالی کمتر دارد. و باز می‌دانیم که سیّالی (در اینجا گازی) که چگالی کمتری دارد، بالای سیّالی که چگالی بیشتری دارد شناور می‌ماند. پس در لایهٔ اول جو، که هرچه بالاتر می‌رویم هوا سردتر می‌شود، ناپایداری‌های جوّی بیشتر است، چون هوای گرمِ پایین تمایل دارد که به بالا رفته و هوای سرد بالا تمایل به پایین آمدن دارد. این وضعیت در لایهٔ بعدی جو که با افزایش ارتفاع دمایش افزایش پیدا می‌کند دیگر برقرار نیست. پس انگار این دو لایه از هم خوب تفکیک شده‌اند. این واقعیت که جوّ لایه‌هایی متمایز دارد و صرفاً یک ستون هوای یکنواخت نیست، مسئول گوناگونی پدیده‌های زیبای جوّی است.

فرض کنید که در یک منطقهٔ گرم و خشک، هوا آرام باشد. خورشید به سطح خاک می‌تابد و آن را بشدت گرم می‌کند. سطح خاک هم با هوای همسایه خود در تماس است و این گرما را به آن نیز منتقل می‌کند. پس هوای بالاسر خاک همینطور رفته رفته گرمتر و گرمتر می‌شود. امّا هوا در ارتفاعات بالاتر سردتر است. حالا فرض کنید دو لایهٔ افقی و صاف از هوا روی هم گذاشته‌ای؛ یکی سرد و یکی گرم. گرم دوست دارد برود بالای سرد. امّا چطوری برود؟ کل لایه به این قطوری که نمی‌تواند ناگهان جای خودش را با لایهٔ بالایی عوض کند. پس اوّل باید یک نقطه مثلاً از لایهٔ بالایی کمی به سمت پایین برود. وقتی آن تکّه پایین رفت، بقیهٔ هوای سرد سنگین از بالا به همان تکّه فشار می‌آورند و آن را به پایین هُل می‌دهند و اینگونه کانالی درست می‌شود که هوای سرد می‌تواند از آن پایین برود و فضای پایین را پر کند و به این صورت و در طی این فرایند، لایه‌ها جای خود را با یکدیگر عوض کنند. همین حرف را می‌توان به صورت برعکس راجع به هوای گرم، که از پایین فشار می‌آورد، نیز زد.

امّا؛ اگر آن تکّهٔ کوچک لایهٔ سرد که قبل از همه پایین رفته بود هیچوقت پایین نرود، این اتفاق رخ نخواهد داد. پس اگر لایه‌ها به خوبی و بسیار صاف باشند و اغتشاشی وجود نداشته باشد، لایهٔ گرم همچنان زیر لایهٔ سرد باقی می‌ماند. و گرمتر می‌شود. و باز گرمتر می‌شود؛ و انرژی پتانسیلِ این وضیعت همینطور زیاد و زیادتر می‌گردد. مثل فنری که هرچه فشرده‌ترش کنید یا سنگ سنگینی که هرچه بالاترش ببرید یا سنگین‌ترش کنید. آستانه‌ایست که منتظر یک اغتشاش مناسب است.

این را همینجا گوشهٔ ذهنتان نگه دارید. حالا اگر بالای هوای گرم و خشکی که داشتیم یک تکّه ابر هم بود که داخلش قطرات کوچک آب و خرده‌های ریز یخ وجود داشت، این قطره‌ها و یخها سقوط می‌کردند و کمی که پایین می‌رفتند، چون هوا خیلی خشک است، تبخیر و تصعید می‌شدند. تبخیر و تصعید «گرماگیر»ند، یعنی اگر چیزی بخواهد تبخیر (یا تصعید) شود، باید گرما جذب کند. اینها هم نرسیده به لایهٔ سطحی، از لایهٔ هوای بالا کلّی گرما می‌گیرند. پس لایهٔ بالایی هم به اینصورت سردتر و سردتر می‌شود و به پتانسیل تخریبِ این انفجاری که در آستانهٔ وقوع است می‌افزاید.

آنچه باید بشود می‌شود و انرژی ذخیره شده که دنبال فرصتی برای آزاد گشتن می‌گشت، با فرارسیدن اغتشاش خود را آزاد می‌سازد، و چون انرژی ذخیره شده بسیار زیاد است، هوای سرد با شدّت به کف زمین شرّه می‌کند. مثل دوده‌ای که از لولهٔ شومینه پایین می‌ریزد، جریان هوای سرد که محکم به زمین برخورد کرده است به اطراف پخش می‌شود. این حرکتِ به اطراف، وزش باد شدیدی درست می‌کند. اگر روی زمین گرد و غبار زیادی وجود داشته باشد، باد آنها را از سطح زمین می‌کند و با خود می‌برد. این جریان هوای تندِ در حال حرکت به اطراف، در راه خود به هوایی که به سمت بالا در حرکت بوده است بخورد می‌کند و این باعث می‌شود که خودش هم سمت بالا تاب بردارد و بپیچد. نتیجهٔ این به وجود آمدن دیوارهٔ بزرگی از گرد و غبار است. ارتفاع این دیوار از مرتبهٔ کیلومتر خواهد بود. طوفانِ گرد و غبار به حرکت خود ادامه می‌دهد و سر راهش هر چه روی زمین هست را به زیر خود می‌برد.

شن از گرد و غبار سنگینتر است. پس اگر به جای گرد و غبار شن می‌بود، باد نمی‌توانست خیلی آن را با خود بالا ببرد و ارتفاع دیوار تاریک اینقدر زیاد نمی‌شد. احتمالاً از مرتبهٔ ده متر می‌بود. بنابراین طوفان شن به مراتب ارتفاع کمتری دارد.

شایستهٔ اشاره است که آزاد شدن انرژی و درنتیجه تشکیل طوفان منوط به اغتشاشی کوچک بود که روی یک ناپایداری منطقه‌ای به مساحت مثلاً یک تکّه ابر رخ داده است، پس این پدیده جزو پدیده‌های «خُرد مقیاس» محسوب می‌شود و لزوماً با مهارت امروزی بشر قابل پیش‌بینی نیست.

در سالهای اخیر چنین طوفان گرد و غباری در تهران تجربه شد. طوفان ۱۲ خرداد ۹۳ تهران. به عکسها و فیلمهایش و تشابه آنها به فیلم داخل ادعا توجه کنید.

اینکه رانندگان کامیون هم جلو نمی‌روند احتمالاً به دلیل این است که داخل طوفان دید افقی به چند متر کاهش پیدا می‌کند و رانندگان نمی‌توانند جلوی خود را به خوبی ببینند، پس به درستی احتیاط می‌کنند. امّا به هر حال تنفس در طوفانِ گرد و غبار هم برای سلامتشان ضرر خواهد داشت و احتمالاً فیلتر هوای کامیون را نیز بی‌آسیب رها نمی‌کند.

در آخر بد نیست که به «شین جیانگِ» بودن محل وقوع هم کمی شک کنیم، چون شین‌جیانگ چین منطقه‌ای به شکل زیر است.

با تشکر از رئیس سازمان هواشناسی کشور برای پاسخگویی به سؤالاتی که از ایشان پرسیدم.

اکنون یک بار دیگر ادعا را مرور و مخصوصاً به این عبارات دقت کنید: «سقوط ابر»، «بخار آب سنگین».