نشاط عملي يوّضح كيفية حدوث “دورة الماء”

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]