نشاط عملي يوّضح طريقة تكوّن الغيوم بواسطة بخار الماء

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

بخار الماء الغيوم طريقة تكوّن الغيوم علوم الأرض والجيولوجيا

الأهداف:

1- التوضيح أن الغيوم تتكوّن من بخار الماء.

2- تمثيل طريقة تكوّن الغيوم.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– إناء زجاجي

– ماء ساخن

– قمع

– مكعبات ثلج

– ساعة إيقاف، أو ساعة مزودة بعقرب ثواني

 

خطوات العمل:

1- املأ الإناء الزجاجي بالماء الساخن من صنبور الماء الساخن.

2- ضع القمع في عنق الإناء.

3- املأ القمع بمكعبات الثلج.

4– انتظر تكوّن الغيوم فوق القمع. حدد الزمن الذي يستغرقه تشكّل الغيوم. ضع طبقاً داكن اللون خلف الإناء الزجاجي ليسهل عليك رؤية الغيوم.

 

تستطيع تكرار هذا النشاط باستعمال ماء تحت درجات حرارة مختلفة وتوقيت الزمن التي تتكوَّن خلالها الغيوم.

هل تتكوّن الغيوم بصورة أسرع أم أبطأ بماء أكثر برودة؟

تستطيع مقارنة نتائجك من خلال إعداد جدول بياني لدرجة الحرارة مقابل الزمن الذي استغرقته مكعبات الثلج كي تتحول إلى غيمة.

 

كرر التجربة باستعمال كميات مختلفة من مكعبات الثلج. قم بقياس الزمن الذي تستغرقه كميات متباينة لتكوين الغيوم.

عندما تستخدم كمية أقل من مكعبات الثلج هل تستغرق الغيمة زمناً أطول لكي تظهر؟

بإمكانك أيضاً إنشاء مركز لمراقبة الغيوم في منطقتك. سجّل أنواع الغيوم المختلفة التي تشاهدها في السماء على امتداد فترة من الزمن.

 

ارسم صوراً (إلى الأسفل)، أو التقط صوراً فوتوغرافية للغيوم التي تشاهدها وحاول اكتشاف أنواعها، كما ينبغي أن تسجل أحوال الطقس في ذلك اليوم واليوم الذي يليه. هل تظهر أنواع معينة من الغيوم قبل أحوال جوية معينة؟

هل تجد أن أنواعاً معينة من الغيوم أكثر انتشاراً من غيرها خلال أوقات معينة في السنة؟

استعمل المعلومات التي تجمعها كي تحاول التنبؤ بالطقس. تحقق من تقارير الأحوال الجوية في منطقتك لتتبين فيما إذا كانت توقعاتك صحيحة.

 

تحليل النشاط:

لقد شاهدت الغيوم في هذه التجربة تتكوّن فوق القمع بسبب الفرق في درجة الحرارة بين الهواء فوق الماء الحار والهواء فوق مكعبات الثلج.

عندما تبخر الماء الموجود في الإناء الزجاجي تكوّن بخار الماء داخل الإناء ذاته، فبخار الماء الدافئ يكون أقل كثافة من الهواء الي يحيط بالإناء.

لذلك صعد البخار عبر الإناء والقمع إلى أن واجه هواءً أبرد فوق مكعبات الثلج. عندما التقى بخار الماء بهذا الهواء الأبرد تكاثف (عاد إلى الحالة السائلة) وكوّن الغيمة.

 

لابدّ أنك لاحظت أن الغيوم التي تكوّنت فوق إنائك الزجاجي لم تكن كثيفة أو سميكة جداً، أو داكنة اللون أو وسادية الشكل.

وفي الحقيقة كان لابدّ لها من أن تكون رقيقة جداً وهشّة، والسبب هو عدم وجود كمية كبيرة من بخار الماء في الهواء وعدم وجود الكثير من جسيمات الغبار أو غيرها من جسيمات التلوث في الهواء فوق الإناء كي تساعد على تشكيل قطيرات الماء حول الإناء.

 

لابدّ أنك لاحظت أيضاً في نشاط المتابعة أنه كلما ازدادت برودة الماء كانت كمية الغيوم المتكونة أقل، والسبب هو أن الماء البارد لا ينتج بخار ماء بالوفرة ذاتها الناتجة عن الماء الحار، لذلك يكون الماء في الهواء أقل من أن يتكاثف ويكوّن الغيوم.

وعلى نحوٍ مماثل، إذا استعملت عدداً أقل من مكعبات الثلج فإن الهواء فوق القمع سيصبح أكثر دفئاً، وبالتالي لا يتكاثف إلا القليل فقط من بخار الماء بما لا يتيح تشكيل الغيوم.

 

نصائح للسلامة !

ينبغي أن يكون الماء حاراً جداً من أجل نجاح هذا النشاط. تأكد من وجود أحد الكبار عند استعمال الماء الحارّ.

 

ما العمل إذا لم أتمكن من رؤية تكوّن الغيوم؟

إذا واجهت مشكلة في رؤية تكوّن الغيوم، ربما يتعيّن عليك استعمال ماء أكثر سخونة.

اطلب من أحد الكبار أن يغلي لك بعض الماء واسكبه في الإناء الزجاجي. لا تلمس الإناء حتى يبرد الماء الحار واستخدم قفازات الفرن للوقاية.

 

الجليد الجاف

تستخدم المسارح وأفلام السينما والأغاني المصورة عملية مشابهة لهذه التجربة من أجل صنع الغيوم والضباب على خشبة المسرح أو ديكور التصوير، ولكن الفرق الرئيس يكمن في استخدامها ثاني أكسيد الكربون المجمَّد المعروف باسم ”الجليد الجاف“.

يتجمد الجليد الجاف عند درجة حرارة -110.2 درجة فهرنهايت (-79 درجة مئوية)، وهي برودة كافية لتسبب الحروق في يديك. عند وضع الجليد الجاف في غلاية مع ماء مغلي، أو في جهاز الجليد الجاف، يتغير ثاني أكسيد الكربون بسرعة كبيرة ليعود إلى الحالة الغازية.

وهذا الغاز الممزوج ببخار الماء يُطلق عبر خرطوم في مقدمة جهاز الجليد الجاف من أجل إنتاج تمثيل الغيوم.

 

ظلّ المطر

تهطل الأمطار أو الثلوج أحياناً بكثرة في منطقة معينة بينما لا يكون هناك تقريباً أي هطل في منطقة أخرى على بعد بضعة أميال فقط، حيث تكون الأرض جافة جداً، ويحدث هذا الأمر عندما تفصل سلسلة جبلية بين منطقتي تلك الأرض.

تقع المنطقة الجافة في «ظلّ المطر» الذي يحدث على الجهات المحجوبة من الجبال والموازية لاتجاه الريح.

يتصاعد الهواء الرطب ويبرد على جانب الجبل الموازي لاتجاه الريح، فتتكوّن الغيوم التي تسبب هطول أمطار غزيرة.

وعندما يهبط الهواء باتجاه الجانب الموازي لاتجاه الريح يصبح دافئاً وتعود قطيرات الماء لتصبح بخار ماء، ما يجعل الغيوم تنكمش ويتوقف هطول المطر.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]