نویسنده : کامران بادفر *
۱- مقدمه : بارندگی را می توان مهمترین عاملی دانست که بطور مستقیم در چرخه هیدرولوژی دخالت دارد. در اینجا منظور از بارندگی کلیه نزولات جوی است که به سطح زمین وارد می شوند. از زمانی که یک قطره باران در هوا تشکیل می شود تا موقعی که به زمین می رسد پدیده هایی رخ میدهد که بیشتر در قلمرو علم هواشناسی است اما هنگامی که به سطح زمین رسید به عنوان اساسی ترین عنصر چرخه هیدرولوژی به حساب می آید. هرچند رطوبت موجود در هوا به لحاظ کمی در مقایسه با کل آب موجود در جهان زیاد نیست اما از نظر تأمین آب قابل تجدید، مهمترین منبع حیاتی برای بشر به شمار می روند. زیرا بارندگی در واقع تراکم و میعان ذرات ریز بخار آب موجود در هوا می باشد که به صورت باران، برف و یا امثال آن به زمین می رسد.
۲- تراکم رطوبت : تراکم رطوبت به عنوان فرایندی که عکس تبخیر می باشد در نظر گرفته می شود. شکلهای مختلف میعان یا تراکم رطوبت، بسیاری از پدیده های زیبای هواشناختی را تشکیل می دهند
گرچه هوا ممکن است از طریق افزایش بخارآب نیز اشباع گردد، مثل هوای بالای سطح دریا و یا وضعیت هوا در زمان ریزش برف و باران، اما معمولاً اشباع شدن هوا در اثر کاهش دما صورت میگیرد. حداقل دو شرط برای تراکم رطوبت وجود دارد:
۱) دما باید به زیر نقطه شبنم برسد
۲) هستههای تراکم (nuclei) در هوا وجود داشته باشد
شرط اول کاملاً روشن است اما شرط دوم کمی ظریف به نظر میرسد. میدانیم تراکم به شکل قطرات کوچک آب صورت میگیرد و تمایل ذرات آب برای فرار از سطح آب، فشار بخار نامیده میشود. فشار بخار روی قطرات کروی شکل با شعاع آن نسبت معکوس دارد. با توجه به این موضوع، با کاهش قطر یک قطره، فشار بخار در سطح آن بیشتر میشود و اگر قطره آب خیلی کوچک باشد به محض تشکیل تبخیر میگردد. بنابراین برای اینکه قطر قطرات از حد معینی کوچک نشود یک ذره جامد با قطر کافی باید در هوا وجود داشته باشد تا قطره آب در اطراف آن تشکیل و در اثر تبخیر از بین نرود، این ذره جامد را هسته تراکم گویند. از طرف دیگر هستههای تراکم باید قابلیت جذب آب را داشته، یعنی آبدوست (hygroscopic) باشند. اگر هوا خالص میبود عمل تقطیر به سختی و فقط زمانی صورت میگرفت که هوا بیش از حد اشباع و بیش از اندازه سرد میشد. اما وجود همین ذرات ناخالص که به آنها هستک با آئروسل (aerosol) هم گفته میشود باعث میگردد تا در شرایط اشباع معمولی نیز بخار آب در اطراف این ذرات تقطیر شود، زیرا این ذرات اصولاً آبدوست بوده و بخار آب را دور خود جمع میکنند. در این مورد این که تقطیر در اطراف هستکها چگونه شکل میگیرند مطالعات زیادی صورت گرفته است. در این رابطه دو نوع هستک در هوا وجود دارد که عبارتند از ذرات رطوبت و ذرات غیرجاذب رطوبت.
ذرات جاذب رطوبت یا هیگروسکوپیک (hygroscopic ) تمایل شدیدی به جذب آب دارند و بخار آب را به سرعت به خود جذب می کنند ،بطوریکه قبل از آن که هوا به حد اشباع برسد عمل تقطیر در اطراف این گونه هستکها شروع و قطرات ریز آب بوجود می آید . از این نوع هستکها می توان ذرات نمک موجود در هوا را نام برد که منشا آنها یا اقیانوسهاست که در اثر امواج به فضا پرتاب می شوند، و یا کویرهاست که همراه با باد به بالا رانده می شوند . مقدار نمک در هوای روی دریاها بیشتر بوده و هر چه به طرف خشکیها پیش رویم از مقدار آن کاسته می شود .
این ذرات که غیر هیگروسکوپیک ( non-hygroscopic ) نام دارند تمایل چندانی به جذب بخار آب ندارند و عمل تقطیر در اطراف آنها فقط زمانی صورت می گیرد که هوا بیش از حد از بخار آب اشباع شده باشد . از این گونه ذرات می توان گرد و غبار معمولی و ذرات مواد آلی را نام برد که همراه با باد از سطح زمین به فضا برده می شوند .
هستکهایی که عمل تقطیر در اطراف آنها صورت می گیرد از نظر اندازه بین ۰۰۱/۰ تا ۱۰ میکرون قطر دارند . تعداد آنها در هر سانتی متر مکعب هوا نیز متفاوت است . بطوری که در بعضی شرایط ممکن است در یک سانتی متر مکعب هوا بیش از ۴۰۰۰۰ هستک و در حالات دیگر در هر سانتی متر مکعب فقط یک هستک بزرگ وجود داشته باشد .
در فرآیند تصعید ، بخار آب بدون این که از مرحلهُ میعان بگذرد مستقیماّ به یخ تبدیل می شود . در این فرآیند ، ذرات گرد و غبار معدنی غیر جاذب رطوبت نقش مهمی دارند . ذراتی که شکل کریستالی آنها شبیه یخ است مهمترین نقش را در تصعید ایفا می کنند . از این اصل در استفاده از یدور نقطه (AgI ) برای افزایش تصعید یخ ، بارور کردن ابرها و در باران سازی مصنوعی استفاده می شود . زیرا بلورهای یدور نقره شبیه بلورهای یخ می باشند . مشاهداتی که در مناطق سرد ارتفعات بالا انجام شده ، نشان داده است که آب می تواند در دماهای پایین ( تا حدود ۴۰- درجه سلسیوس ) نیز به صورت مایع باقی بماند . دلیل وجودی این آب فوق سرد ، به وجود هسته های بلور ساز نسبت داده شده است . شکلهای معمولی تراکم رطوبت شامل شبنم ، برفک ، مه و ابر می باشد .
۳- قرآن و تراکم رطوبت
تازهترین تحقیقات که درباره ابرها صورت گرفته است نشان داده که ابرها را نوعی از بادها پراکنده میکنند و برمیانگیزند و برای عمل موردنظر آماده میسازند. منجمان پی بردهاند که بادها، ابرها را از بخار آب متصاعد شده دریاها و گرد و خاک به وجود میآورند، و دانستهاند که بادها ذرات نمک دریاها و اقیانوسها، ذرات گردوخاک و دانههای بارورکننده و دود را با خود حمل میکنند، سپس بخار آب متصاعد شده توسط این ذرات آبستن میشود و یک پوشش آبی را بوجود میآورد که رشد میکند و بعد از آن به قطرات ریز باران تبدیل میشود. این چیزی است که خداوند برانگیختن و پراکنده کردن ابرها را به وسیله بادها در قرآن بیان نموده است، میفرماید:
وَ أَرْسَلْنَا الرِّیاحَ لَواقِحَ فَأَنْزَلْنا مِنَ السَّماءِ ماءً فَأَسْقَیْناکُمُوهُ وَ ما أَنْتُمْ لَهُ بِخازِنینَ (سوره حجر/ آیه۲۲)
و ما بادها را برای بارور ساختن (ابرها و گیاهان) فرستادیم؛ و از آسمان آبی نازل کردیم، و شما را با آن سیراب ساختیم؛ در حالی که شما توانایی حفظ و نگهداری آن را نداشتید!
همچنین قرآن بیان نموده است که بادها، ابرهای باردار(سَحابًا ثِقالاً ) را بر میانگیزند و به طرف بالا سوق میدهند. خداوند میفرماید:
وَ هُوَ الَّذی یُرْسِلُ الرِّیاحَ بُشْرًا بَیْنَ یَدَیْ رَحْمَتِهِ حَتّی إِذا أَقَلَّتْ سَحابًا ثِقالاً سُقْناهُ لِبَلَدٍ مَیِّتٍ فَأَنْزَلْنا بِهِ الْماءَ فَأَخْرَجْنا بِهِ مِنْ کُلِّ الثَّمَراتِ کَذلِکَ نُخْرِجُ الْمَوْتی لَعَلَّکُمْ تَذَکَّرُونَ (سوره اعراف/آیه۵۷)
او کسی است که بادها را بشارت دهنده در پیشاپیش (باران) رحمتش میفرستد؛ تا ابرهای سنگین بار را (بر دوش) کشند؛ (سپس) ما آنها را به سوی زمینهای مرده میفرستیم؛ و به وسیله آنها، آب (حیاتبخش) را نازل میکنیم؛ و با آن، از هرگونه میوهای (از خاک تیره) بیرون میآوریم؛ این گونه (که زمینهای مرده را زنده کردیم،) مردگان را (نیز در قیامت) زنده میکنیم، شاید (با توجه به این مثال) متذکّر شوید!
در آیه فوق بیان میکند که بادهای رحمت را مسخر نمودیم تا ابرها را آبستن و بارور نماید، همانطور که جنس نر ماده را بارور و آبستن میکند و از این تلقیح به حکم خدا آب پدید میآید و خداوند آن را به بندگان و چهارپایان و زمین مینوشاند و قسمتی از آن به خاطر رفع نیازهای آنان و به اقتضای رحمت و قدرت الهی در زمین ذخیره میشود.
در این آیه اشاره شده است که اولین مرحله شکل گیری باران، باد می باشد. تا ابتدای قرن ۲۰ تنها رابطه شناخته شده بین باد و باران این بود که باد ابرها را حرکت می دهد. ولی اکنون علم هواشناسی نقش باروری بادها را در تشکیل باران نشان داده است. نقش باروری بادها به صورت زیر است که بر روی سطح اقیانوس ها و دریاها به خاطر برخورد جریان های آب، حباب هایی تشکیل می شود. وقتی این حباب ها می ترکند هزاران ذره با قطری معادل یک صدم میلیمتر به هوا پرتاب می گردند. این ذرات که آئروسل (aerosols) نامیده می شوند با گرد وغبار آورده شده توسط باد ها ترکیب می شوند و به لایه های بالاتر جو برده می شوند. این ذرات که توسط باد به ارتفاعات بالا برده شده اند با بخار آب ترکیب می شوند. بخار آب در اطراف این ذرات متراکم می شود و به قطره های کوچک آب تبدیل می گردد. این قطره های کوچک آب در کنار هم تشکیل ابر می دهند و به صورت باران فرود می آیند.
همان طور که دیدیم، باد ذرات بخار آب را در هوا بارور می کند و در نهایت به شکل گیری ابرها کمک می کند. اگر باد چنین خاصیتی نداشت، ذرات کوچک آب در ارتفاعات بالا شکل نمی گرفتند و باران ایجاد نمی شد.
نکته در این جا آن است که نقش حیاتی باد ها در تشکیل باران قرن ها قبل در قرآن اشاره شده است و در آن زمان مردم اطلاع بسیار کمی در مورد پدیده های طبیعی داشتند.
۴- تشکیل ابرهای باران زا
طی مطالعه ای که دانشمندان روی ابرها انجام داده اند به این نتیجه رسیده اند که ابرهای باران زا با طی سلسله مراحل خاص و شیوه ای مشخص، تشکیل می شوند و شکل گیری و ایجاد ابرهای باران زا نیاز به انواع خاصی باد و ابر دارد.
یکی از انواع ابرهای باران زا که معمولاً با رعد و برق همراه است کومولونیمبوس است.(شکل۱)
۱ـ حرکت ابرها: ابتدا ابرها با نیروی باد به حرکت در می آیند، قطعه های پراکنده و کوچک که کومولوس نام دارند با نیروی باد به یکدیگر فشرده شده و در یک منطقه تجمع می یابند و ابرهای کومولونیموس را می سازند.
۲ـ اتصال: ابرهای کوچکتر به یکدیگر متصل و ابرهای بزرگتر را تشکیل می دهند.
۳ـ تراکم و انبوه شدن: وقتی ابرهای کوچکتر به هم می پیوندند و ابرهای بزرگتر را می سازند در ابرهای بزرگ حرکت و رشد عمودی به سمت بالا صورت گرفته که این پدیده در مرکز ابرها بیشتر از لبه ها و کناره های آن رخ می دهد و بعد از این رشد رو به بالا موجب کشیده شدن توده ابر به بالا و رسیدن به ناحیه سردتر اتمسفر (جو) که محل تشکیل قطره های آب و تگرگ است می شود. و قطره های آب و تگرگ، بزرگتر و سنگین تر شده و حرکت رو به بالای آنها متوقف می شود و به صورت قطره های باران و تگرگ فرود می آیند.
نحوه تشکیل ابرهای باران¬ زا و بارش باران در قرآن کریم به این صورت بیان شده است:
أَلَمْ تَرَ أَنَّ اللَّهَ یُزْجِی سَحَابًا ثُمَّ یُؤَلِّفُ بَیْنَهُ ثُمَّ یَجْعَلُهُ رُکَامًا فَتَرَى الْوَدْقَ یَخْرُجُ مِنْ خِلَالِهِ وَیُنَزِّلُ مِنَ السَّمَاءِ مِنْ جِبَالٍ فِیهَا مِنْ بَرَدٍ فَیُصِیبُ بِهِ مَنْ یَشَاءُ وَیَصْرِفُهُ عَنْ مَنْ یَشَاءُ یَکَادُ سَنَا بَرْقِهِ یَذْهَبُ بِالْأَبْصَارِ(سوره نور ـ آیه ۴۳(
آیا ندانستهاى که خدا ابرى را [به آرامى] مىراند ، آن گاه میان [اجزاى] آن پیوند برقرار مىکند ، سپس آن را انبوه و متراکم مىسازد ، پس مىبینى که باران از لابلاى آن بیرون مىآید ، و از آسمان از کوههایى که در آن ابر یخزده است ، تگرگى فرو مىریزد ، نهایتاً آسیب آن را به هر که بخواهد مىرساند ، و از هر که بخواهد برطرف مىکند ، نزدیک است درخشندگى برقش دیدهها را کور کند
متئورولوژیستها (هواشناسان) تنها در دهه های اخیر با کمک وسایل پیشرفته مانند هواپیما، ماهواره، کامپیوتر و … به مطالعه بادها، جهت آنها و اندازه گیری رطوبت، تغییرات آن رطوبت، تعیین سطح فشار اتمسفر، تغییرات آن پرداخته و به جزئیات شکل گیری ابرها و ساختمان و نحوه عمل ابرها پی برده اند.
آیه مذکور پس از باران و ابر در مورد تگرگ و برق صحبت می کند:
خداوند از کوههای آسمان (ابر) تگرگ فرو ریزد که به هر که خدا خواهد اصابت کند و از هر که خواهد باز دارد و روشنی برق چنان بتابد که خواهد روشنی دیده ها را از بین ببرد.
متئورولوژیستها (هواشناسان) دریافته اند که ابرهای کومولونیمبوس که حامل تگرگ هستند تا ارتفاع ۲۵۰۰۰ الی ۳۰۰۰۰ پا (فوت) (۷/۴ـ۷/ ۵مایل) می رسند شبیه رشته کوههایی مانند آنچه در قرآن آمده: « او تگرگ را از رشته کوههای (ابرهای حجیم و پر ارتفاع) در دل اسمان فرو فرستاد.«
حال این سوال مطرح می شود که چرا در این آیه گفته شده« برق و نورش»؟ و منظور اینکه برق و نور به تگرگ نسبت داده شده چه می تواند باشد؟ آیا به این معنی است که تگرگ عامل مهم تولید برق است؟ اجازه دهید آنچه در کتاب «مترولوژی امروز» هوا شناسی گفته شده را ذکر کنیم. همین که تگرگ از قسمت سرد و یخچالی ابر فرو می ریزد یعنی همان جایی که بلورهای یخ در آن تشکیل می شود، ابرها باردار می شوند و قطره های آب با تگرگ به هم برخورد کرده یخ می زنند و باقی مانده گرمای خود را از دست می دهند. سطح تگرگ گرمتر از اطراف خود بلور است. وقتی تگرگ با بلور یخ مجاور و مماس می شود یک پدیده مهم رخ می دهد. کلاً الکترونها همیشه از ناحیه سردتر به نقطه گرمتر حرکت می کند. در همین حال وقتی قطره های خیلی سرد و یخ زده در تماس با یک دانه تگرگ قرار می گیرند همین پدیده رخ می دهد و از این رو تگرگها بار منفی گرفته و قطرات بسیار سرد یخ بار مثبت می گیرند و در برخورد با تگرگ خرد و متلاشی می شوند حال ذرات خرده شده یخ سبکتر شده و به لایه های بالایی ابر صعود می کنند و تگرگ با بار منفی باقی مانده و در لایه های زیرین و بستر ابر قرار می گیرد. بنابراین لایه های زیرین ابر کلاً دارای بار منفی بوده و سپس این بار منفی به صورت برق به زمین تخلیه می گردد.
نتیجه می گیریم که تگرگ نقش مهمی در تولید و ایجاد برق دارد.
کل این اطلاعات در سالهای اخیر بدست آمده است اصولاً تا ۱۶۰۰ بعد از میلاد نظرات ارسطو در هواشناسی (مترولوژی) مطرح و غالب بوده است، مثلاً او معتقد بود که اتمسفر دارای دو نوع هوا است، هوای مرطوب و هوای خشک و رعد صدای حاصل از برخورد هوای خشک با ابرهای مجاور را می دانست و برق و نور را حاصل از شعله ور شدن و سوختن هوای خشک با شعله ضعیف و نازک تعریف می کرد و اینها عقاید هواشناسی بود که در ۱۴۰۰ سال پیش یعنی زمان نزول قرآن مطرح و غالب بود.
*کارشناسی ارشد مهندسی آب – kbadfar@gmail.com
منابع و مئاخذ:
۱- علیزاده، امین، اصول هیدرولوزی کاربردی، دانشگاه امام رضا،۱۳۸۱
۲- الزندانی، عبدالمجید، کمال روحانی(مترجم)، براهینی بر یکتاپرستی،نشر احسان،۱۳۸۱
۳- یحیی، هارون، معجزات علمی قرآن
۴۰ Quran on Formation of Clouds and Rain, itistruth.com
۵- John H.Seinfeld,marine, aerosols: hygroscopocity and Aerosol-Cloud Relationships, ONR Grant N0014-10-1-0200,October !,2009
سلام
کاک کامران ممنون از مطلب علمی تون قطعا میتونه مفید باشه.
راستی اون روز که نام شما رو روی سایت دیدم خیلی خوشحال شدم و به شما خوش آمد میگم امیدوارم هم از مطالب علمی وهم از تجاربتون استفاده کنیم.
سلام
خیلی ممنون. مطلبتون فوق العاده بود.
آیه ۲۲ سوره حجر همیشه به فکر وادارم می کرد!
نمی تونستم رابطه بین لاقح بودن بادها و بارش باران رو درک کنم!!!
به نظرم یه درسی که میشه از این حقیقت علمی گرفت اینه که همیشه برای استفاده کردن و به کار گرفتن استعداد های نهفته در وجود موجودات(و از جمله انسانها) برای رسیدن به اهداف مشخص و متعالی، وجود یه هسته مرکزی لازمه تا بتونه به عنوان هماهنگ کننده و گردآورنده استعدادها و افراد عمل کنه.
درسته که بدون وجود این هسته (یا هسته ها) هم ممکنه تا حدودی به اهداف رسید؛ ولی هزینه ها خیلی بالا می رن و نتیجه هم با اونچه که در وجود هسته بدست میاد قابل مقایسه نیست.
بازم ممنون. عاااااالی بود:}
هوالعلیم*سلام الله تعالی بر شما،ضمن خوش آمد گویی به شما و تشکر از همکاری تان؛مطلب بسیار مفید و آموزنده ای بود؛ ارتباط آن با آیات قرآن خصوصا قسمت تگرگ و نور؛برایم خیلی جالب بود!جنه الفردوس مأوایتان
سلام
خواهش می کنم از اظهار لطفت شما عزیزان… با خوندن این نوع مطالب به این نتیجه می رسیم که قرآن بحر بسیار وسیعیه که ما اگه بتونیم در حد قطره از آن بهره ببریم واقعا سعادتمندیم
ان شاا… که مفید واقع بشه و هرچند ناچیز اما در حد توان بتونم با شما عزیزان هم قکری و تبادل نظر داشته باشم
التماس دعا
سلام کاک کامران دستت درد نکنه مطلب بسیار جالب وتخصصی بود امیدوارم بازم از این مطالب جالب برامون داشته باشیم تا بیشتر بتونیم از نبوغ وتخصص شما در مسائل علمی ودینی استفاده کنیم. درضمن ورود شمارا به بینوس تبریک میگم امیدوارم موفق باشید.
سلام کاک کامران دستت درد نکنه مطلب بسیار جالب وتخصصی بود امیدوارم بازم از این مطالب جالب برامون داشته باشیم تا بیشتر بتونیم از نبوغ وتخصص شما در مسائل علمی ودینی استفاده کنیم. درضمن ورود شمارا به بینوس تبریک میگم امیدوارم موفق باشید.
سلام کاک کامران به ریز
ممنون از مطلبتون
جزاک الله خیرا
سلام آقای بادفر مقاله ی خیلی خوبی بود منتظر مقالات بعدی تان هستم
کامران گیان ده سو خوش وی انشاالله موفق و سه ر به رز ویت. اگر مطالبی له هارون یحیایچ هه س که مناسبی ئه زانی جالبه که داینیت بومان. سپاس بو تو.
ممنون ارشادگیان
ان شاا.. که اگر چتی بویت حتما
و هر وها ایمه یچ بتوانین له مه طالب ره فیقانمان استفاده بکه ین
سلام ممنون
انشا.. که مفید واقع بشه و من هم بتونم از مطالب مفید عزیزان بهره مند شوم
شما لطف دارید
من که فقط تونستم مطالب اساتید رو انتقال بدم. استنباطی که از مطالب داشتید بسیار جالب بود
ولی آدم با خوندن این جور مطالب میدونه که قرآن چه دریای وسیعیه که فزسنگها با آن فاصله داریم
ممنون مصعب جان لطف داری
ان شاا..
سلام ممنون کاک آکام عزیز
خواهش میکنم.. اجمعین
خیلی ممنون آقای بادفر.من با اینکه خیلی بااین موضوعات سروکار دارم ولی تابه حال همچین شرح کامل وزیبایی نخونده بودم .خسته نباشید!
خواهش میکنم شما لطف دارید
این بحث رو در دوران کارشناسی خونده بودیم که بعدا در یکی از کتابهای تفسیر این رو دیدم و برام جالب بود
پس ان شاا… از مطالب جنابعالی بهره ببریم