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]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الغيوم أشكال الغيوم كيفية تكون الغيوم علوم الأرض والجيولوجيا

يحوي كوكبنا كمية صغيرة من بخار الماء في الطبقة الأقرب من الأرض. تتشكّل في هذه الطبقة الغيوم المكوّنة من مزيج من قطيرات ماء وبخار ماء وبلورات ثلجية.

تتكوّن الغيوم عندما يتبخر الماء من المحيطات أو اليابسة ويتجمع حول جسيمات ملحية وترابية دقيقة عائمة في الهواء ليشكل قطيرات الماء.

إن جزيئات الماء متناهية الصغر لدرجة تتطلب مليون جزيء لإنتاج قطرة مطر واحدة، ولكن ينبغي للقطيرات أن تصبح أكبر حجماً قبل أن تستطيع الهطول على شكل مطر أو ثلج.

 

تكبر القطيرات عندما تتجمع جزيئات الماء أو عندما تصطدم ببعضها وترتبط معاً نتيجة هذا التصادم.

يبرد بخار الماء لدى صعوده للأعلى ويتكاثف الماء أو يتجمد. قد تتألف الغيمة من بخار ماء أو قطيرات ماء أو بلورات ثلجية أو أي مزيج يجمع بين هذه العناصر الثلاثة، وذلك استناداً إلى درجة حرارة الغيمة.

تدفع الرياح الغيوم إلى مناطق ذات هواء إما أكثر دفئاً أو أكثر برودة. وإذا تحركت الغيمة إلى منطقة هواؤها دافئ تعود بعض قطيرات الماء إلى حالة بخار الماء، ما يؤدي إلى تقلص حجم الغيمة.

 

وفي حال انخفضت درجة حرارة الغيمة وأصبحت باردة يتشكل المزيد من قطيرات الماء وتصبح الغيمة أكبر حجماً.

وعندما تتحرك الغيمة فوق الأرض تندفع نحو الأعلى وتبرد بسرعة كبيرة جداً، ما يؤدي إلى تشكيل قطرات المطر التي تسقط ثانية إلى الأرض، وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل الجبال القريبة من المناطق الساحلية تتمتع في أغلب الأحيان بهطول أمطار غزيرة جداً.

يكون أحد جانبي الجبل عادة جافاً جداً لأن الغيوم تصبح أكثر دفئاً بعد عبورها قمة الجبل وتعود قطيرات الماء للتحول إلى بخار ماء.

ونتيجة لذلك، تصبح الغيوم أصغر حجماً ويتوقف هطول المطر. يُطلق على هذا المنحدر الجبلي الجاف مصطلح ”ظل المطر“.

 

يعطي شكل الغيوم معلومات أكيدة عن نوع الطقس المتوقع. وأول من أطلق التسميات على أنواع الغيوم في العام 1802 هو العالم الإنكليزي (لوك هاورد) (1772 – 1864).

وهذه الأسماء التي أطلقها (هاورد) مشتقة من كلمات لاتينية تصِفُ أشكال الغيوم (السُحُب) الرئيسة الثلاث: (Cumulus) وتعني ”ركام“ و(Stratus) ”طبقة“ و(Cirrus) ”معلّقة“.

تكون الغيوم أو السُحُب الركامية أكبر من غيرها وتشبه الصوف في شكلها. تتكوّن هذه الغيوم من قطيرات ماء دقيقة تتشكل عندما يتكاثف الهواء الدافئ المتصاعد في الجزء البارد الأعلى من الغلاف الجوي.

 

تدلّ الغيوم أو السُحُب الركامية الصغيرة على أن الطقس سيكون لطيفاً، أما السُحُب الركامية المنتفخة أو البرجية الأكبر حجماً تسبب عادة هطول الأمطار.

بينما تسمى الغيوم السوداء الضخمة في السماء ”المُزْن الركامية العالية“، وهي غيوم العاصفة ودلالة جيدة على اقتراب عاصفة رعدية.

توجد الغيوم (السُحُب) الطبقية في طبقات السماء العليا وغالباً ما تنتج عنها أمطار غزيرة مستمرة أو رذاذ.

 

وتبلغ سماكتها عادة 3300 قدم فقط (1 كم)، في حين يصل عرضها أحياناً إلى 600 ميل (1000 كم). وتتكوّن هذه الغيوم عندما تجري طبقة من الهواء الدافئ والرطب تحت أو فوق كتلة هوائية باردة، ونادراً ما تصعد هذه الغيوم الطبقية إلى ارتفاع يتجاوز ربع الميل (500 كم) فوق اليابسة.

أما الغيوم الطبقية متوسطة الارتفاع فتصعد عادة إلى ارتفاع أكبر في السماء يتراوح بين ميلين (3.25 كم) وسبعة أميال (11.25 كم) فوق مستوى اليابسة.

 

لكن أعلى الغيوم الموجودة في السماء هي الغيوم المعلقة، وهي غيوم رقيقة هشّة، كالصوف، تتشكل على ارتفاع يتراوح بين خمسة أميال (8 كم) وثمانية أميال (13 كم) فوق اليابسة.

تكون الغيوم عموماً على ارتفاعات أقل في المناطق القطبية، بينما تتكوّن على ارتفاعات أكبر فوق المناطق الاستوائية.

 

أنواع الغيوم

تستطيع الأشكال المختلفة للغيوم وأحجامها وألوانها أن تنبئك بحالة الطقس المتوقعة، فالغيوم الركامية السوداء (1) هي دلالة على احتمال هطول المطر.

الغيوم الطبقية (2) هي غيوم رمادية منخفضة وينتج عنها الرذاذ أو الثلوج عندما تكون باردة بالقدر الكافي.

أما الغيوم الركامية متوسطة الارتفاع (3) فهي غيوم بيضاء تتكوّن عموماً في أشكال منتظمة وتشير أحياناً إلى اقتراب عاصفة رعدية.

والغيوم المعلقة (4) التي يُطلق عليها أحياناً اسم «ذيل الفرس» (أو جدائل الشعر) تكون ناصعة البياض ورقيقة وهشّة، وهي دلالة على الطقس الجيد.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مقياس الرطوبة الشعري الرطوبة أدوات علوم الأرض والجيولوجيا

استخدمت بعض مقاييس الرطوبة الأولى الشعر من أجل قياس رطوبة الهواء، فالشعر يصبح أطول بوجود رطوبة نسبية أعلى، كما يصبح أقصر بوجود رطوبة نسبية أدنى.

يتم وصل الشعرة في مقياس الرطوبة بواسطة ذراع يضخّم التغيير الضئيل الذي يطرأ على الشعر من أجل تقدير نسبة الرطوبة. بإمكانك صنع مقياس رطوبة شعري بسيط بنفسك وتحتاج لتنفيذ ذلك:

– شعرة طويلة

– لوح أو قطعة من الكرتون

– دبوسان قصيران من النوع الذي يُضغط بالإبهام

– شريط لاصق

– مصاصة شراب أو عصير

– قلم

 

أولاً، ثبت مصاصة الشراب على اللوح بواسطة دبوس الكبس الصغير، وتأكد من أنها رخوة بما يكفي لدورانها بحريّة على اللوح.

بلل الشعرة وثبت أحد نهايتها بالشريط اللاصق على مصاصة الشراب. ضع دبوس الكبس الثاني على اللوح إلى أسفل المصاصة.

ابرم النهاية الثانية للشعرة حول الدبوس إلى أن تصبح الشعرة مستقيمة ومشدودة أيضاً. ينبغي أن تتجه المصاصة نحو الجزء السفلي من اللوح (انظر الشكل أعلاه).

 

ارسم خطاً منحنياً عل اللوح كما هو مبين في الشكل أدناه. حدد نهاية المنحنى بكلمة ”رطب“ وحدد الجزء العلوي منه بكلمة ”جاف“.

عندما تتقلص الشعرة أو تتمدد طولياً فإنها ستحرك المصاصة وتلفت انتباهك إلى كمية الرطوبة الموجودة في الهواء.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الرطوبة الهواء علوم الأرض والجيولوجيا

الأهداف:

1- صنع مقياس للرطوبة.

2- استخدام مقياس الرطوبة لقياس كمية لرطوبة في الهواء.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– لوح

– قلم

– ميزانا حرارة

– صمغ

– غطاء قارورة من قوارير المرطبات

– قطعة من نسيج الموصلين القطني الرقيق أو غيره من القماش الرقيق المستعمل في لف الجبن

– ماء

– شريط لاصق

– مسطرة

 

خطوات العمل:

1- ارسم خطوطاً متساوية الأبعاد على اللوح.

2- استخدم الشريط اللاصق لتثبيت ميزاني الحرارة على اللوح بشكل متواز، واترك بينهما مسافة كافية لكي تستطيع قراءة درجة الحرارة بسهولة.

3- الصق غطاء القارورة بمسافة بوصلة واحدة (2.5 سم) إلى أسفل أحد ميزاني الحرارة.

4- اسند اللوح ليصبح بزاوية قائمة. خذ قطعة صغيرة من نسيج الموصلين أو غيره من القماش القطني الرقيق واغمسها بالماء كي تتبلل.

5- ضع قطعة القماش المبللة في غطاء القارورة، ولفّ قطعة القماش هذه حول ميزان الحرارة. املأ غطاء القارورة بالماء.

انتظر حوالي 30 دقيقة، ثم سجل درجات الحرارة التي تظهر على ميزاني الحرارة، علماً أن الخطوط المرسومة على اللوح ستساعدك على قراءة الدرجات الظاهرة على ميزاني الحرارة.

6- ضع اللوح في الخارج وانتظر 30 دقيقة واقرأ درجات الحرارة من جديد. أين كان الفرق أكبر في درجات الحرارة؟

 

لمعرفة أثر الرطوبة في الطقس، قم بإعداد مخطط بياني يبيّن الرطوبة النسبية لكل يوم، وسجّل حالة الطقس اليومية. ما نمط الطقس الذي تلاحظه؟

تساعدك معرفة نسبة رطوبة الهواء خارج المنزل على التنبؤ بالطقس، لكن الهواء في كل غرفة من غرف منزلك ستكون له رطوبة مختلفة.

ضع مقياس الرطوبة (المِرطاب) الذي صنعته بنفسك في غرف مختلفة بالمنزل وسجّل درجات الحرارة. أيُّ الغرف برأيك تحوي نسبة الرطوبة الأعلى – فكّر كيف يغلي الماء ويصعد إلى الهواء أثناء تبخر الماء.

 

تحليل النشاط:

عندما يتخبر الماء فإنه يأخذ الطاقة الحرارية من محيطه. ففي هذا النشاط حين تبخر الماء من قطعة القماش المبللة أخذ الطاقة الحرارية من ميزان الحرارة.

لذلك كان لابدّ لدرجة حرارة بصيلة ميزان الحرارة (مستودع الزئبق) المبللة (البصيلة الملفوفة بالقماش المبلل) من أن تكون دائماً أدنى من درجة حرارة البصيلة الجافة في ميزان الحرارة.

وكما لاحظت في فصل النشاط والمتابعة، عندما يكون الهواء جافاً تتبخر كمية كبيرة من الماء من قطعة النسيج، ما يؤدي إلى انخفاض في درجة حرارة بصيلة (مستودع) ميزان الحرارة.

 

إذا كان الهواء رطباً سيقل الماء المتبخر من قطعة القماش وينتج عن ذلك درجة حرارة أعلى على بصيلة ميزان الحرارة، وكلما ازدادت رطوبة الهواء أصبح فرق درجة الحرارة أكبر بين ميزاني الحرارة.

بإمكانك أيضاً استعمال مقياس الرطوبة لقياس الرطوبة النسبية. وباستخدام الجدول البياني أدناه تستطيع اكتشاف النسبة المئوية للرطوبة النسبية في الهواء.

تحقق من دقة مقياس الرطوبة الذي تستخدمه من خلال مراجعة الصحف أو شبكة الإنترنت لمقارنة قراءاتك مع تلك المعلنة من قبل الهيئة الوطنية للأحوال الجوية.

 

ما العمل إذا لم يظهر تباين في درجات الحرارة بين ميزاني الحرارة؟

تأكد من إبقاء قطعة القماش مبللة عندما تتحقق من كل قراءة تظهر على ميزاني الحرارة، وإلا فإنك تأخذ درجة الحرارة فقط من دون معرفة الرطوبة، كما ينبغي التأكد من أن قطعة القماش تبقى ملامسة لميزان الحرارة في جميع الأوقات.

 

التكيّف مع الرطوبة

نحافظ على برودة أجسادنا عادة عن طريق التعرّق. عندما يتبخر العرق من جلدنا، يسحب معه الحرارة، وبالتالي نشعر بالبرودة. 

ولكن في الأجواء الرطبة جداً لا يتبخر العرق من أجسادنا، ما يحول دون تبريدنا، ولهذا السبب فإن الأعمال البدنية الشاقة في الأجواء الرطبة قد تؤدي إلى الإرهاق إذا لم يكن المرء معتاداً على ذلك، ولكن مع الممارسة تستطيع أجسادنا التكيّف مع أحوال الرطوبة.

 

جدول بياني بالرطوبة النسبية

تستطيع استعمال هذا الجدول البياني لتحديد الرطوبة النسبية. ببساطة حدّد الرقم الذي تشير إليه البصيلة الجافة في ميزان الحرارة ضمن الصف العلوي (الأرقام باللون الأخضر).

والرقم الذي تشير إليه البصيلة المبللة في ميزان الحرارة في أقصى اليسار من الجدول (الأرقام باللون الأحمر).

 يبيّن المكان الذي يتقاطع فيه الصف مع العمود النسبة المئوية للرطوبة النسبية (الأرقام باللون الأزرق) في الهواء.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الماء الهواء علوم الأرض والجيولوجيا

قد لا تتمكن دائماً من رؤية الماء في الهواء، لكنك تستطيع الإحساس به.

فأحياناً تشعر أن جلدك بات دَبِقاً في أيام الحرّ، وذلك لأن عرقك يعجز عن التبخر بسبب بخار الماء الكثيف المنتشر في الهواء المحيط بك.

يتوزع أكثر من 90 في المئة من الماء الموجود على الكرة الأرضية في المحيطات والأنهار وفي جوف الأرض وفي حالة تجمّد أيضاً كالجليد، أما النسبة المتبقية من الماء فهي منتشرة في الهواء.

 

ويأخذ الجزء الأكبر من ذلك الماء شكلاً غازياً (بخار الماء)، إلا أنه يشكل أيضاً الغيوم (السُحُب) والأمطار والثلوج والبَرَد. ويُطلق على كمية بخارِ الماء الموجود في الهواء اسم «الرطوبة»، فكلما ازداد الهواء دفئاً استطاع حجز المزيد من بخار الماء.

وفي أغلب الأحيان يُطلق على النداوة المنتشرة في الهواء مصطلح «الرطوبة النسبية»، التي يتم قياسها بواسطة أداة معروفة باسم «المِرطاب» أو «مقياس الرطوبة» – وبإمكانك صنع أداة مماثلة في فصل النشاط الموجود في الصفحات التالية.

إن الرطوبة النسبية هي قياس لكمية الماء الذي يحتجزه الهواء عند درجة حرارة تلك، مقارنة مع الحد الأعلى من الماء الذي يستطيع الهواء الاحتفاظ به عند درجة حرارة معينة.

 

فإذا كانت درجة الحرارة 80 درجة فهرنهايت (27 درجة مئوية) والرطوبة النسبية 50 في المئة فإن ذلك يعني أن الهواء يحتجز 50 في المئة من الماء الذي يستطيع الاحتفاظ به عند درجة 80 فهرنهايت (27 درجة مئوية).

ولكي تتكوّن الغيوم وتهطل الأمطار، فلابدّ للهواء من أن يحتوي على نسبة 100 في المئة من الرطوبة النسبية. وينطبق هذا القياس فقط على المكان الذي تتكوّن فيه الغيوم أو الذي تهطل فيه الأمطار.

وعلى سبيل المثال، فإن المطر يهطل من الغيوم حيث تصل نسبة الرطوبة فيها إلى 100 في المئة، لكن الرطوبة النسبية تحت تلك الغيوم تكون أدنى، فالمطر يهطل على المنطقة التي تكون نسبة رطوبتها الجوية أقل من 100 في المئة.

 

يشكل وجود النداوة في الهواء أنواعاً مختلفة من الأحوال الجوية، كالضباب الذي يقتصر فيه مجال الرؤية إلى مسافة تقل عن 0.6 ميل (1 كم)، والسديم (الغمامة) الذي يصبح فيه مجال الرؤية ممكناً من مسافة تتراوح بين 0.6 و1.25 ميل (1 و 2 كم).

ويتكوّن الضباب والسديم بالقرب من اليابسة عندما يتحول بخار الماء إلى قطرات صغيرة جداً من الماء، وتبقى تلك القطرات أو القطرات عالقة في الهواء، لذلك فإن الفرق الرئيس بين الغيوم والضباب أو السديم هو أن الغيوم تتكوّن عند ارتفاع الهواء الرطب ومن ثم انخفاض درجة حرارته.

لكن الضباب والسديم يتشكلان عندما تنخفض درجة حرارة الهواء القريب من اليابسة، كما يحدث الضباب والسديم ليلاً في أغلب الأحيان وينتشران بنسبة أعلى في المناطق الرطبة، كتلك المناطق المجاورة للأنهار أو البحيرات أو على المناطق الجبلية، حيث يكون الهواء بارداً وثقيلاً ويهبط إلى الوديان.

 

يظهر الضباب والسديم عادة عندما يكون الطقس معتدلاً وهادئاً، كما ينبغي أن يكون الهواء مشبعاً ببخار الماء كي يتسنى تكوّن الضباب والسديم. ويُعرف أكثف أنواع الضباب بمصطلح «ضباب الأفق» (انظر إلى الشكل ضمن المربع).

يُطلق مصطلح «ضباب الأفق» على الهواء المتحرك أفقياً فوق اليابسة. يتكوّن «ضباب الأفق» لأن الهواء الرطب الأثقل القريب من اليابسة لا يختلط بالهواء الأكثر جفافاً الموجود فوقه.

من جهة ثانية، فإن ضوء الشمس يؤدي إلى تبخر الضباب أو انقشاعه، ولكن يكون الضباب أحياناً كثيفاً لدرجة لا يتمكن فيها ضوء الشمس من اختراقه ويبقى الضباب منتشراً لأيام عديدة، على عكس السديم الذي ينقشع بسرعة أكبر.

 

تكوّن الضباب

يتكوّن ضباب الأفق عندما يتحرك الهواء الدافئ والرطب فوق ماء أو أرض أدنى درجة حرارة.

وينتشر هذا النوع من الضباب بصورة أكبر في الشتاء أو بداية فصل الربيع عندما تبدأ الثلوج بالانصهار.

أما الضباب الإشعاعي فيتكوّن ليلاً، فعند هبوط درجة الحرارة يتشكل الضباب في المناطق الباردة القريبة من اليابسة ثم يأخذ بالصعود.

 

نقطة الندى

يتكوّن الندى والصقيع نتيجة وجود الماء في الهواء، فالندى هو طبقة من الماء تستقر على اليابسة أو غيرها من السطوح في ساعات الصباح الباكرة.

ويتكوّن الندى نتيجة تكاثف بخار الماء الموجود في الجو (تحوّله إلى سائل). تنخفض درجة الحرارة ليلاً، لاسيما في الليالي التي تغيب عن سمائها الغيوم التي تحفظ للأرض حرارتها.

وتنخفض درجة حرارة الهواء في النهاية ليصبح بارداً جداً، ما يمنعه من الاحتفاظ ببخار الماء، وهي الحالة التي يُطلق عليها مصطلح «نقطة الندى».

 

حالما يتم الوصول إلى «نقطة الندى» يتكاثف الماء الفائض في الهواء، وإذا كانت درجة حرارة «نقطة الندى» أدنى من 32 درجة فهرنهايت (درجة صفر مئوية)، فإن بخار الماء يشكل بلورات جليدية (أو ثلجية) تغطي كل شيء بالصقيع.

تعطي درجة حرارة نقطة الندى تقديراً لكمية النداوة الموجود فعلاً في الهواء أفضل من تقدير الرطوبة النسبية، فكلما ارتفعت درجة حرارة نقطة الندى ازدادت نسبة النداوة الموجودة في الهواء.

تستطيع بنفسك أن تحدد بسهولة درجة حرارة نقطة الندى. املأ نصف عبوة بماء درجة حرارته هي درجة حرارة الغرفة.

 

ضع ميزان حرارة في الماء وأضف إليه بعض قطع الجليد تدريجياً وحركها ببطء كي يتسنى لك مراقبة انخفاض درجة الحرارة بواسطة ميزان الحرارة المغمور في الماء.

سيبدأ الماء بالتكاثف على سطح العبوة الخارجي. إن درجة الحرارة التي تحدث عندها تلك الظاهرة هي درجة حرارة نقطة الندى.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

دورة الماء علوم الأرض والجيولوجيا

الأهداف:

1- صنع نموذج عملي لدورة الماء.

2- توضيح كيفية تبخر الماء وتكاثفه، ومن ثم هطوله إلى الأرض على شكل مطر.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– وعاء مقعّر مدوّر كبير من البلاستيك (قصعة)

– وعاء صغير (قصعة صغيرة)

– ماء

– ورق تغليف شفاف (من نوع البلاستيك اللاصق)

– خيط أو حلقة مطاط كبيرة

– كرتان من صلصال اللعب

 

خطوات العمل:

1- ضع الوعاء الصغير في وسط الوعاء الكبير. استخدم قطعة صغيرة من الصلصال لتثبيت الوعاء الصغير كي لا يتزحزح عند إضافة الماء.

2- صبّ الماء داخل الوعاء الكبير حول حواف الوعاء الصغير وتأكد من عدم دخول الماء إليه.

3- قم بتغطية الوعاء بورق تغليف البلاستيك وتأكد من عدم احتمال انزلاقه إما بربطه بخيط أو تثبيته بإحكام بواسطة طوق أو حلقة من المطاط.

4- ضع كرة الصلصال في وسط ورق التغليق لكي تهبط فوق الوعاء الصغير.

5- ضع التجربة المنجزة تحت أشعة الشمس وراقب ما سيحدث للماء. استخدم ميزان حرارة لقياس درجة حرارة الماء في الوعاء الصغير.

 

بإمكانك صنع نموذجك الخاص بدورة الماء من أجل إعادة تمثيل الدفيئة. أحضر غطاء زجاجياً يستعمل لحفظ الكعك المحلى بحجم يكفي لتغطية الوعاء البلاستيكي.

1 جهز ترتيبات هذا النشاط كما فعلت سابقاً.

استخدم هذه المرة ساعة إيقاف كي يتسنى لك معرفة المدة الزمنية التي تستغرقها كمية معينة من الماء كي تتبخر وتتكاثف داخل الوعاء الصغير.

2- كرر الآن النشاط ثانية بوضع الغطاء الزجاجي هذه المرة فوق نموذج التجربة.

هل يتبخر الماء بسرعة أكبر؟ سجل درجة حرارة الماء بعد كل تجربصة. هل أصبح أكثر سخونة مع الغطاء الزجاجي أم من دونه؟

3- من أجل تمثيل انصهار القلنسوة الجليدية، ضع ماءً بارداً داخل الوعاء مع بعض مكعبات الثلج التي ستطفو بطبيعة الحال على الماء.

لاحظ الفترة التي تستغرقها مكعبات الثلج كي تنصهر إذا لم تكن التجربة تحت الغطاء الزجاجي، ثم كرر التجربة مع الغطاء الزجاجي لتتبين فيما إذا كان الجليد سينصهر بسرعة أكبر.

 

بإمكانك مقارنة الطريقة التي تقوم بها حرارة الشمس لتغيير كمية الماء الذي يتبخر من خلال تسجيل درجة الحرارة في المكان الذي تضع فيه نموذج دورة الماء، ومن ثم قياس كمية الماء المتجمع داخل الوعاء الصغير.

وفي الأيام التي تكون فيها أشعة الشمس أقل شدة والهواء أبرد من المعتاد، لابدّ أنك ستكتشف أن الوعاء الصغير ستتجمع فيه كمية أقل من الماء.

سجل درجة حرارة الهواء وقارنها بكمية الماء المتجمع. ومن أجل سهولة ملاحظة الفروق ارسم النتائج على مخطط تمثيل بالأعمدة البيانية.

 

تحليل النشاط:

إن الماء الذي يتبخر في نموذجك الخاص بدورة الماء يمثل بخار الماء الذي يكوّن الغيوم، ثم يتكاثف هذا البخار داخل الوعاء الصغير. ومع أنه ليس كهطول المطر الحقيقي، إلا أنه يمثل عملية هطوله.

وعندما يسقط ماء المطر على الأرض فإنه يتجمع في الجداول الجارية إلى الأنهار التي تصبّ في البحر. يتدفق الماء في طريقه إلى البحر عبر الأرض ويحفر أودية ضيقة وعميقة في سطح الأرض مع مرور آلاف السنين.

وتحدث الشلالات، حيث يتدفق الماء نحو الأسفل من منطقة صخرية صلدة (صلبة) إلى منطقة ذات صخور أقل صلادة ورخوة تآكلت مع مرور الزمن.

 

يعود الماء الموجود في الغلاف الجوي خلال رحلته إلى البحر من حيث تبخر بالأصل ليتبخر ثانية ويعود إلى الغلاف الجوي مراراً وتكراراً ضمن هذه الدورة.

يمثل غطاء الكعكة الزجاجي في تجربة نشاط المتابعة مستويات ثاني أكسيد الكربون العالية في الغلاف الجوي.

وكما في ألواح الزجاج في البيوت الزجاجية فإن غطاءك الزجاجي ينقل ضوء الشمس، لكنه يمنع خروج الحرارة، لذلك ينبغي أن تكون درجة الحرارة في الوعاء الصغير داخل «البيت الزجاجي» أعلى من درجة الحرارة في التجربة الرئيسة التي تمثل دورة ماء غير ملوثة.

 

فعندما تدخل بيتاً زراعياً زجاجياً فإنك تشعر بأنه أكثر دفئاً من الخارج. ستنصهر مكعبات الثلج بسرعة أكبر عندما يكون الغطاء الزجاجي في مكانه.

وبينما نحتاج إلى غازات الدفيئة في الغلاف الجوي لإبقاء الأرض دافئة بما يكفي للعيش عليها فإن ازدياد الغازات قد يؤدي إلى حدوث التغيرات المناخية والفيضانات.

 

ما العمل إذا لم يقطر الماء داخل الوعاء الصغير؟

في حال غياب أشعة الشمس، حاول تسخين الوعاءين باستخدام مصباح كهربائي أو مصباح شمسي.

بما أن بعض الأماكن أبرد من غيرها فقد تحتاج إلى تكرار التجربة مع وضع الوعاء البلاستيكي الكبير بالقرب من مدفأة، لكن احرص على ألا يكون الوعاء قريباً جداً من المدفأة بما أنك بالطبع لا ترغب بصهره.

عند إعداد التجربة، لا تحرك الوعاء لأن ذلك سيؤدي إلى انسكاب الماء، وبالتالي سيظهر قياس غير صحيح في نتائجك النهائية.

 

كيف تتكوّن قطرة المطر؟

تتكوّن قطرات المطر داخل الغيوم في الطبقة الدنيا من الغلاف الجوي للأرض.

عندما ترتفع الغيمة نحو الأعلى فإنها تبرد بواسطة الهواء الأبرد، وبالتالي يتحوّل جزء من بخار الماء الذي يشكل الغيوم إلى قطيرات صغيرة من الماء.

 

يتحرك الهواء داخل الغيوم باستمرار ضمن تيارات تؤدي إلى ارتطام القطيرات مع بعضها، ومن ثم إلى اتحادها معاً. وإذا تجمّع ما يكفي منها في قطرة ثقيلة تبدأ هذه القطرات بالهطول إلى الأرض على شكل مطر.

وتتكوّن قطرات المطر أحياناً حول جسيمات ملحية ورملية صغيرة جداً وغبار الطلع والغبار البركاني المنبعث من الاندفاعات البركانية.

 

القلق من حدوث الفيضانات

إذا ارتفعت درجة الحرارة بضع درجات فقط عن معدلها العام فإن ذلك سيؤدي إلى انصهار القلنسوة الجليدية في القطبين الشمالي والجنوبي، وستفيض المياه النابعة من القلنسوة الجليدية باتجاه الأراضي المنخفضة في جميع أنحاء العالم.

وقد تتعرض بعض المدن كنيويورك ولندن وسيدني إلى خطر حقيقي

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

ظاهرة الدفيئة علوم الأرض والجيولوجيا

يشعر الكثيرون بالقلق إزاء أثر التلوث في توازن الغازات الموجودة في الغلاف الجوي، ولعلنا نقوم بتغيير الطقس والمناخ بطريقة لا رجوع فيها.

يحوي الغلاف الجوي كميات ضئيلة من غاز ثاني أكسيد الكربون، وعندما نقوم بحرق الوقود الأحفوري، كالنفط والفحم من أجل تشغيل محركات المركبات وفي الصناعة وتوليد الكهرباء، فإننا نطلق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون.

 

يمتص النبات بعضاً من هذا الغاز الزائد، لكن الجزء الأكبر منه يندفع نحو الغلاف الجوي. يسمح ثاني أكسيد الكربون بعبور ضوء الشمس من خلاله، لكنه يحتجز الحرارة المتصاعدة من الأرض الدافئة، وهذا ما يُطلق عليه مصطلح ”الدفيئة“ أو ”أثر البيت الزجاجي“.

بما أن ثاني أكسيد الكربون يقوم بوظيفة الزجاج في البيوت الزجاجية أو البلاستيكية فإن زيادة ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات، كغاز الميثان، تغيِّر تدريجياً من مناخ الكرة الأرضية.

 

ونتيجة لذلك فإن الغطاء القطبي الجليدي والجبال الجليدية قد تتعرض للانصهار بمعدلات مثيرة للقلق.

ومع ارتفاع درجة الحرارة أيضاً تبدأ رقعة الماء على الأرض بالتوسع ببطء، وقد تجتمع تلك العوامل مع بعضها لتسبب ارتفاع مستويات البحار عالمياً، ما قد يؤدي إلى غمر المناطق المنخفضة من اليابسة عبر العقود القليلة المقبلة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الغلاف الجوي الأرض علوم الأرض والجيولوجيا

عندما تدور الأرض في مسارها حول الشمس فإنها تدور أيضاً حول نفسها.

تميل الأرض بزاوية 23.5 درجة خلال دورانها المحوري، وهذا الميلان هو الذي تنتج عنه فصول الربيع والصيف والخريف والشتاء.

فعندما يكون الجزء الشمالي من الأرض، والمعروف باسم ”نصف الكرة الأرضية الشمالي“، مائلاً باتجاه الشمس، يكون الفصل صيفاً في الجزء الشمالي من الأرض لأن الشمس تكون في كبد السماء وتسقط أشعتها بميلان شديد على اليابسة، لذلك تصل كمية أكبر من الحرارة إلى الأرض.

 

أما في الشتاء فإن أشعة الشمس تسقط على سطح الأرض بزاوية أقل ميلاً وتنتشر على مساحة أوسع، ما يجعل الطقس بارداً. (تقاس الزاوية من مستوى سطح الأرض).

تؤثر الطريقة التي تقوم فيها الشمس بتسخين الأرض في كمية هطول الأمطار، فأشعة الشمس تسخّن المحيطات، وهذا ما يسبب تبخر الماء (تحوّله إلى شكل غازي يدعى بخار الماء).

يستطيع الهواء الدافئ الاحتفاظ ببخار الماء أكثر مما يحتفظ به الهواء البارد، وبذلك فإن الهواء الذي تدفئه الشمس يحتجز بخار الماء أو يتشربه، ثم يصعد هذا الهواء الرطب ويبرد خلال صعوده نحو الأعلى.

 

إلا أن هذا الهواء لا يستطيع الاحتفاظ ببخار الماء، حيث يتكاثف جزء منه ويعود إلى الحالة السائلة من الحالة الغازية على شكل قطرات ماء صغيرة جداً (قطيرات) تتكوّن منها الغيوم.

وبإمكانك صنع نموذج عن ”دورة الماء“ كما هو مبين في النشاط الوارد في الصفحات التالية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الغلاف الجوي الأرض علوم الأرض والجيولوجيا

يجري كل الماء الموجود في العالم ضمن دورة مستمرة، فعندما يتبخر الماء من محيطات وبحار الأرض يصعد إلى الغلاف الجوي ويتكاثف فيه، مكوّناً بذلك الغيوم التي تنتج الأمطار، ما يجعل الدورة تستمر من دون توقف.

تحيط بالأرض طبقة من الغازات يصل عمقها إلى 600 ميل (1000 كم). يُطلق على هذه الطبقة الهوائية اسم الغلاف الجوي.

ولولا وجود مزيج الغازات في تلك الطبقة لانعدمت الحياة على كوكب الأرض. تتكون خمسة أرباع الغلاف الجوي من غاز النتروجين، بينما يشكل الأكسجين الجزء الأعظم من باقي الغلاف الجوي.

 

وتستخدم الحيوانات هذا الأكسجين للتنفس، وتضم الغازات الأخرى المتوافرة في الغلاف الجوي ثاني أكسيد الكربون اللازم لنمو النبات، وكذلك بخار الماء.

ينقسم الغلاف الجوي للأرض إلى عدة طبقات مختلفة. تقع (الطبقة الحرارية) الثرموسفير على ارتفاع يتراوح بين 50 و 310 أميال (80 إلى 500 كم) فوق سطح الأرض.

في حين تقع تحتها مباشرة طبقة الميزوسفير (الطبقة المتوسطة) على ارتفاع يتراوح بين 31 و 50 ميلاً (50 و 80 كم) فوق سطح الأرض.

 

وتوجد تحت الميزوسفير طبقة الستراتوسفير (الطبقة الهادئة) (6– 31 ميلاً أو 10 – 50 كم). يكون الهواء عند هذا المستوى مخلخلاً وخفيفاً جداً يصعب التنفس فيه فضلاً عن أنه شديد البرودة، ولا يرتفع إلى هذا المستوى إلّا بالونات الرصد الجوي وبعض الطائرات فقط.

وتوجد على ارتفاع 30 ميلاً تقريباً (50 كم) فوق سطح الأرض طبقة غنية بغاز الأوزون (شكل من أشكال الأكسيجين).

تساعد هذه الطبقة المهمة على صدّ الإشعاعات الضارّة الصادرة من الشمس والمعروفة بالأشعة فوق البنفسجية.

 

كما أن الغازات الموجودة في هذه الطبقة تبقى مخلخلة وخفيفة أيضاً، ما يسمح لحرارة الشمس باختراقها، علماً أنه لا يوجد بخار ماء أو غيوم عند هذا المستوى.

أما الطبقة الأقرب إلى الأرض فتعرف باسم التروبوسفير (الطبقة المضطربة)، وهي الطبقة التي تؤثر في الطقس والأحوال الجوية.

تحوي طبقة التروبوسفير ثلاثة أرباع الغلاف الجوي، وتحتشد معظم الغازات الموجودة على الكرة الأرضية في هذا الحيّز الذي تتراوح سماكته بين 6 و 10 أميال (10 – 16 كم) ويمتد فوق اليابسة بارتفاع من سطح الأرض إلى ستة أميال (10 كم).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]

2011 الكهرباء والمغناطيسية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

التيارات الدوّامية الفيزياء التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

الأهداف :

1- إنشاء تيارات دوّامية.

2- مقارنة التيارات الدوّامية في مواد مختلفة.

3- استخدام التيارات الدوامية في إبطاء الحركة.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– منصب ثلاثي القوائم 

– وتد خشبي

– خيط وصلصال لعب

– قضيب مغناطيس كبير

– ساعة إيقاف أو ساعة عادية تحتوي على عقرب للثواني 

– أقراص متعددة  مصنوعة من معادن مختلفة (معادن وعوازل مختلفة)؛ ينبغي أن تكون من القياس نفسه تقريباً

 

خطوات العمل:

1- اطلب من أحد الكبار أن يساعدك في صنع ثقب في أحد طرفي الوتد الخشبي.

2- علق الوتد بالمنصب بحيث يتأرجح بحرية في الاتجاهين على نحو مستقيم، كما في البندول (نّواس أو رقاص الساعة). وينبغي ترك مسافة بوصة واحدة بين نهاية الوتد الخشبي المعلق وسطح الطاولة.

3- ضع المغناطيس تحت الوتد الخشبي بحيث يتدلى فوق مركز المغناطيس.

4- استخدم الصلصال أو الشريط اللاصق لوصل أحد الأقراص بأسفل الوتد الخشبي.

5- ضع مسطرة بجانب المنصب واجعل علامة الصفر على المسطرة على نسق مع نهاية المغناطيس. اسحب القرص للخلف إلى العلامة 10 بوصات (25 سم) ثم اتركه، وفي الوقت نفسه شغّل ساعة التوقيت.

6- اضبط الوقت كي تعرف الزمن الذي يستغرقه القرص ليصل إلى وضع الاستقرار.

7– كرر التجربة باستعمال أقراص مصنوعة من مواد أخرى. حاول أن تستخدم أنواعاً مختلفة من المعادن والمواد الأخرى. اضبط الوقت كي تعرف الزمن الذي يستغرقه كل قرص للتوقف.

 

بإمكانك زيادة شدة المجال المغناطيسي عن طريق استخدام قضيبين مغناطيسيين.

ضعهما على مسافة 1 بوصة (2.5 سم) من بعضهما البعض، بحيث يكون القطب الشمالي للأول مقابلاً للقطب الجنوبي للمغناطيس الآخر عبر الفجوة الفاصلة بينهما .

 

ينبغي أن تنتبه إلى وضع هذا البندول (الرقّاص أو النوّاس) بحيث يتأرجح في الفجوة الفاصلة بين المغناطيسين.

الآن، كرر النشاط، ما التغيير الذي لاحظته أثناء التأرجح ؟

 

إبطاء حركة المغناطيس داخل أنبوب

هناك تجربة بسيطة أخرى يمكنك القيام بها لتوضح من خلالها كيف تؤثر التيارات الدوّامية في المجال المغناطيسي.

وتحتاج للقيام بهذا التوضيح أنبوباً بلاستيكياً طوله 2 قدم (60 سم) وأنبوباً من الألمنيوم طوله 2 قدم (60 سم) ومغناطيسين دائمين متماثلين (يُنصح باستخدام مغناطيسين كرويين) ولوحاً أو جداراً .

الصق الأنبوبين جنباً إلى جنب على جدار أو لوح خشبي باستخدام شريط لاصق. يجب أن يكون الأنبوبان بعيدين عن بعضهما بضع بوصات وعلى ارتفاع 6 بوصات (15 سم) عن الأرض.

 

كما يجب أن يكون الأنبوبان على الارتفاع نفسه تماماً. امسك الآن مغناطيساً فوق كلا الأنبوبين واسقطهما في الوقت نفسه بالضبط. ايهما يلامس الأرض أولاً؟

كرر التجربة باستخدام أنابيب مصنوعة من مواد أخرى مثل النحاس والكرتون. أي من هذه المواد يمرّ المغناطيس عبرها؟

 

تحليل النشاط:

يولد المغناطيس الدائم مجالاً مغناطيسياً محيطاً به، وعندما تمرر جسماً موصلاً،  مثل قطعة معدنية أو سلكاً، أمام المغناطيس ينشأ في الجسم الموصل في مجال مغناطيسي.

وفي النشاط الذي أجريته، تشكل تيار دوّامي في الأقراص أثناء تأرجحها بين قطبي المغناطيس. وتسري هذه التيارات المتولدة في الاتجاه المعاكس لتيار المغناطيس.

ويؤدي التفاعل بين المجالين المغناطيسيين إلى إبطاء حركة القرصين ومن ثم توقفهما، وكلما كان الموصل أفضل كان التيار الدوّامي اشد وكان زمن توقف القرص عن الحركة أقصر.

 

ولا بدّ أنك اكتشفت أن الأقراص المصنوعة من الموصلات الجيدة كالنحاس والألمنيوم كانت الأسرع من حيث تباطؤ حركتها، يليها الموصلات الرديئة مثل الفولاذ والنيكل.

لا تتكون التيارات الدوّامية  في الأجسام العازلة مثل البلاستيك والكرتون، لذلك فإن سرعة الأقراص المصنوعة من هذه المواد لن تتأثر، ولا بد أنها استغرقت زمناً طويلاً إلى أن توقفت.

وحسب قانون (لينز)، تتحرك التيارات الدوّامية عكس اتجاه التيارات التي أحدثتها، ولأنها كانت ناتجة عن حركة المغناطيس.

 

فإن التيارات الدوامية التي تكونت في الأقراص تتحرك عكس المجال المغناطيسي للمغناطيس. وبالتالي تجري الأقراص وراء المغناطيس محاولة اللحاق به لأن ذلك سيلغي سبب التيارات الدوّامية.

وإذا أجريت نشاط المتابعة باستخدام الأنبوبين والمغناطيسين فإنك ستجد أن سقوط المغناطيس كان أبطأ في الأنبوب المعدني مقارنة بالأنبوب الآخر المصنوع من البلاستيك.

وعندما مرّ المغناطيس خلال جزء محدد من الأنبوب المعدنية أدى التغيير الذي طرأ على المجال المغناطيسي بسبب سقوط المغناطيس إلى تشكيل تيارات دوّامية في ذلك الجزء من الأنبوب.

 

وأنشأت التيارات الدوّامية المتشكلة قوة أثرت في المغناطيس الساقط، وكان اتجاه تلك القوة نحو الأعلى معاكساً لاتجاه سقوط المغناطيس (نحو الأسفل).

وأدت قوة الشد نحو الأعلى أو التنافر المغناطيسي إلى إبطاء سقوط المغناطيس، وبما أن الأنبوب البلاستيكي موصل رديء، لم تحصل إعاقة بالدرجة نفسها .

ولو جربت المتابعة مستخدماً أنواعاً أخرى من الأنابيب المصنوعة من مواد مختلفة لوجدت أن المواد الأفضل من حيث التوصيل مثل النحاس والألمنيوم هي الأكثر تأثيراً فيما يتعلق بإبطاء سقوط المغناطيس.

 

ما العمل لو أنني لم أتمكن من ملاحظة التغيير في الزمن الذي تستغرقه المواد المختلفة إلى أن تتباطأ حركتها ؟

ربما يترتب عليك استخدام مغناطيس أكثر قوة – يمكن أن يوفر مغناطيس حدوة الحصان أداءً أفضل، كما يجب عليك أن تتأكد من استخدامك أنواعاً مختلفة من المعادن والمواد الأخرى غير المعدنية.

 

التسخين بالتيارات الدوّامية

يُعد التسخين المحرض إحدى الطرق التي يمكن من خلالها توفير حرارة سريعة وثابتة لاستخدامها في تصنيع المعادن أو غيرها من المواد الموصلة.

وفي التسخين التحريضي يجري إرسال التيار الكهربائي عبر ملف يولّد مجالاً مغناطيسياً .

 

توضع قطعة معدنية في مركز الملف، ويسبب المجال المغناطيسي تيارات دوّامية في المعدن الذي يولد الحرارة.

وعن طريق تغيير شدة التيّار، يمكن تسخين أجزاء من المعدن لانتزاع الحرارة من دون حدوث أي تلامس في الملف.

 

تخفيف سرعة البندول (الرقّاص أو النوّاس)

كما تلاحظ في شرح هذا النشاط، تتباطأ سرعة البندول بسبب التفاعل بين التيارات الدوّامية في الجسم الموصل والمجال المغناطيسي الذي ينشأ عن المغناطيس.

تنجذب التيارات الدوّامية نحو المجال المغناطيسي، ما يساعد على إبطاء تأرجح البندول. وتكوّن المواد ذات التوصيل الجيد تيارات دوّامية إضافية، ما يعجّل من عملية الإبطاء.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]