كيفية تكوّن بلورات الثلج

1995 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء السادس

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

بلورات الثلج الفيزياء

عند خفْض درجة حرارة الماء، يتحول الماء إلى ثلج، وذلك عندما تصل درجة حرارته إلى الصفر السيلزي (المئوي).

وتعرف هذه الدرجة «بدرجة تجمد الماء»، كما تعرف أيضاً «بدرجة انصهار الثلج»، لأن الثلج يبدأ عندها في الانصهار متحولاً إلى ماء إذا ارتفعت درجة حرارته.

ومن المعروف أن خفضَ درجة حرارة جسم ما يؤدِّي إلى انكماش هذا الجسم.

 

فقضيبُ النحاس مثلاً ينكمش عند تبريده إلى درجة الصفر السيلزي (المئوي)، ويقل طوله قليلاً عن طوله عندما يكون في درجة حرارة الغرفة، وهكذا تفعل أغلب المواد.

لكن الماء يشذ عن هذه القاعدة، فعندما يُبرَّد الماء ويتحول إلى ثلج يزداد حجمه بنسبة صغيرة من 1 إلى 1,08، أي أن لتر الماء يصبح حجمه 1080 سنتيمتراً مكعباً عند تحوله إلى ثلج.

ويتساقط الثلج في الشتاء في كثير من البلاد الباردة، ويكون ذلك عادة على هيئة رقائقَ بيضاء تسبح في الهواء وتُشبه القطنَ المندوف.

وقد يَظُن البعضُ أن هذا الثلجَ يتكوَّن عندما تتجمد قطرات المطر في أثناء سقوطها في الهواء البارد.

 

ولكنَّ هذا ليس حقيقياً، فقطرات المطر تعطي عند تجمدها كراتٍ مستديرةً مختلفةَ الأحجام تعرف «بالبَرَد»، وهي كرات من الثلج شديدةُ الصلابة قد تسبب بعضَ الأضرار للمباني وأسقف السيارات، وقد تؤدِّي إلى كسر زجاج النوافذ، كما أنها قد تصيب بعض الزراعات والماشية والأفراد ببعض الأضرار.

أما رقائق الثلج التي تتساقط في الشتاء، فهي تختلف تماماً عن ذلك «البَرَد»، فهي لا تتكون بتجمد قطرات المطر، ولكنها تتكون عندما يتحول بخار الماء الذي يُشَبِّع الهواءَ البارد إلى ثلج مباشرة دون أن يمر بمرحلة السيولة، أي دون أن يتحول إلى ماء، ولهذا نجد أن هذا الثلج يظهر دائماً على هيئة رقائق تتكون من عدد من البلّورات.

ومن الملاحظ أن جميع بلّورات الثلج التي تتكون بهذا الأسلوب تكون مسطحة دائماً وعلى هيئة رقائق سُداسية، أي لها ستة جوانب وستة رؤوس، ولا توجد أبداً على هيئة كرات أو أية أشكال أخرى، كذلك لا تتشابه بلّورات الثلج بعضها مع بعض.

 

وعادة ما تتبلور كل مادة في شكل بَلُّوري خاص بها، ومثال ذلك ملح الطعام، فهو يتبلور دائماً على هيئة مكعبات متشابهة، إلا أن الثلج يختلف عن ذلك كل الاختلاف، فلا توجد منه بلّورة مشابهة للأخرى، ولهذا توجد أشكال لا حصر لها من بلّورات الثلج، ولكنها جميعاً على هيئة رقائق ذات ستة جوانب وستة رؤوس.

وقد قام أحد العلماء بتصوير آلاف من بلّورات هذا الثلج فلم يجد واحدة تشبه الأخرى.

وعندما يتجمع الثلج المتساقط فوق قمم الجبال وسطوحها، تتكون منه طبقات سميكة متماسكة من الجليد، وقد يبدأ بعض هذا الجليد في التحرك نحو الوديان مكوناً ما يعرف باسم «الثلاجات الجبلية».

 

ويُعَدُّ هذا الجليد مصدراً مهماً من مصادر المياه، وعندما ينصهر في فصل الربيع أو في الصيف، تضاف المياه الناتجة منه إلى الأنهار أو البحيرات.

ويتغطَّى جزء من سطح الأرض في المناطق القطبية وفي جرينلاند بغطاء من الجليد، تبلغ مساحته في الوقت الحالي نحو عُشْر مساحة سطح الأرض.

ولكن الجليد كان يغطى مساحات أكبر من ذلك في العصور الجليدية الماضية، إذ كان يغطي نحو ثلث مساحة سطح الأرض في كل من أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا.

 

وتصل مساحة غطاء الجليد الممتد فوق القارة القطبية الجنوبية نحو 12,5 مليون كيلو متر مربع، وتصل مساحته فوق جرينلاند إلى نحو 1,8 مليون كيلو متر مربع، وقد يصل سمك هذا الجليد إلى نحو 1000 متر.

ويتحرك هذا الجليد الذي يُعرف باسم «الثلاجات القارية» في جميع الاتجاهات.

وعندما تصل الثلاجة إلى شاطئ البحر، تنفصل منها بعض الكتل الثلجية الكبيرة، وتسقط في مياه البحر، وهي تعرف باسم جبال الجليد العائمة.

ونظراً لأن حجم الثلج أكبر من حجم الماء الذي يتكون منه، كما ذكرنا، فإن كثافة جبال الجليد تكون أقل قليلاً من كثافة الماء، ولذلك فهي تطفو إلى حد ما فوق سطح الماء، ولكن الجزء الأكبر منها يكون مختفياً تحت الماء، وهو يمثل نحو 80% – 90% من حجمها الكلي.

 

وتُمثِّل هذه الجبال الجليدية العائمة خطراً داهماً على الملاحة في المحيطات، خاصة في الأجزاء الشمالية من المحيط الأطلنطي.

ومن أشهر حوادث هذه الجبال، ارتطام عابرة المحيطات «تيتانيك» بأحد هذه الجبال الضخمة في أبريل عام 1912. وقد نتج عن غرقها فَقْدُ نحو 1500 شخص من ركاب هذه السفينة.

 

وهناك كُتَل أخرى من الجليد العائم تعرف باسم «جزر الجليد»، وهي تنفصل عادة من كتلة الجليد التي تُغطِّي القارة القطبية الجنوبية.

وقد يصل طول بعض هذه الجزر إلى نحو 200 كيلو متر، وهي لا تنصهر بسهولة، وتعيش طويلاً، ولا تتحرك من مكانها كثيراً، ولذلك استعملت بعض هذه الجزر الجليدية في إقامة محطات لبعثات استكشاف القارة القطبية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]