الدرس الأول: العواصف
انظر إلى صورة الغيوم السوداء في السماء، ووميض البرق يضيء الأفق فوق شجرة وحيدة في حقل واسع. يخبرنا السؤال في الأسفل أن آلاف العواصف الرعدية تهب يوميا على الأرض. فكر معنا، ما الذي يجعل هذه العواصف تتكون بهذا العدد الهائل؟
تقوم الفكرة الأساسية للعواصف على التقاء كتلتين من الهواء مختلفتين في درجات الحرارة والرطوبة، مما يؤدي إلى حدوث ظواهر طقس قاسية مثل العواصف الرعدية، والثلجية، والرملية، والإعصار القمعي، والإعصار الحلزوني. وتتكون العواصف الرعدية عندما يرتفع الهواء الدافئ الرطب إلى أعلى وتتولد التيارات الصاعدة والهابطة، وتحدث ظاهرة البرق والرعد نتيجة شحن الجسيمات بالكهرباء الساكنة. كما يتم تتبع العواصف باستخدام أجهزة رصد متنوعة مثل رادار دوبلر وبالونات الطقس والأقمار الاصطناعية. مثال سريع: عندما تجر القدمين على السجاد ثم يلمس الشخص جسما معدنيا فتتولد شرارة تشبه البرق والرعد.
الفكرة الأساسية
تنشأ العواصف عندما تتلاقى كتلتان من الهواء مختلفتان في درجات الحرارة والرطوبة، مما يسبب ظروف الطقس القاسية مثل العواصف الرعدية والثلوج والأمطار والرياح الشديدة.
الشرح
تهب العواصف الرعدية بسبب ارتفاع الهواء الدافئ الرطب إلى أعلى من خلال التيارات الصاعدة، وتتكون غيمة طويلة تسمى قمة الععاصفة. وعندما تسقط الأمطار، فإن الهواء البارد يندفع بسرعة إلى أسفل وتحدث الحالة في التيار الهابط. والبرق والرعد من الظواهر الكونية العظيمة، وينتج البرق بسبب شحن الجسيمات بالكهرباء الساكنة نتيجة احتكاك جسيمات الثلج وقطرات المطر، وميض البرق يرفع درجة حرارة الهواء إلى خمسة أمثال درجة حرارة سطح الشمس مما يجعله يتمدد كثيرا فيحدث صوت الرعد. وتنشأ العواصف الثلجية عندما تتقابل كتلتان من الهواء مختلفتان في درجات الحرارة ونسبة الرطوبة، فإذا كان سطح الأرض باردا فإن المطر المتجمد يغطي سطح الأرض على شكل طبقة رقيقة من الجليد وتحدث العاصفة الجليدية. أما العواصف الرملية فتحدث في المناطق الجافة وشبه الجافة عندما تهب الرياح فوق المناطق التي لا يغطيتها غطاء نباتي فاحمل معها الغبار والرمال المفككة، وتصنف إلى عواصف شتوية ربيعية وعواصف صيفية. وفي الظروف الطبيعية قد تتحول العاصفة الرعدية إلى إعصار قمعي وهو دوران سحابة على شكل قمع يصاحبه رياح شديدة تزيد سرعتها على كم في الساعة عندما يتحرك هواء ساخن في العاصفة الرعدية إلى أعلى مسببا وجود منطقة ذات ضغط جوي منخفض. وقد تتحول العاصفة الرعدية إلى عاصفة مدارية ثم إلى إعصار حلزوني عندما تزيد سرعة الرياح فيها على كم في الساعة، وتنشأ بالقرب من خط الاستواء حيث يكون الماء ساخنا فيتساوى بخار الماء وتزداد رطوبة الجو. ويستخدم خبراء الأرصاد الجوية أجهزة متنوعة لجمع المعلومات حول المتغيرات مثل رادار دوبلر وبالونات الطقس والأقمار الاصطناعية والطائرات.
مثال محلول خطوة بخطوة
لإيجاد بعد البرق إذا سمعت صوت الرعد بعد ثوان من مشاهدة وميض البرق وصوت الرعد ينتقل بسرعة rac{1}{3} كم في الثانية: ١. اكتب العدد في صورة كسر بسطه العدد ومقامه ١، هكذا: ext{٢٠} = rac{ ext{٢٠}}{ ext{١}}. ٢. اضرب البسط في البسط والمقام في المقام، هكذا: rac{ ext{١}}{ ext{٥}} imes rac{ ext{٢٠}}{ ext{١}} = rac{ ext{٢٠}}{ ext{٥}}. ٣. أجد الناتج وأختصر، هكذا: ext{٤} = rac{ ext{٢٠}}{ ext{٥}}.
أخطاء شائعة
الاعتقاد بأن البرق والرعد يحدثان بشكل مستقل عن حركة الهواء داخل السحب الرعدية، بينما الرابط الأساسي هو حركة التيارات الصاعدة والهابطة واحتكاك الجسيمات. الاعتقاد بأن الاعاصير الحلزونية تحدث في اليابسة بعيدا عن المحيطات، بينما تنشأ بالقرب من خط الاستواء حيث يكون الماء ساخنا.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: ما السبب في تكون العواصف الرعدية؟ الإجابة: ارتفاع الهواء الدافئ الرطب إلى أعلى من خلال التيارات الصاعدة. السؤال الثاني: ما الأجهزة التي تستخدم لقياس سرعة الرياح في العاصفة؟ الإجابة: رادار دوبلر ومقاييس الرياح ومحطات الأرصاد الجوية.