تعتبر العملية التي تحدث لبخار الماء في الطبقات العليا من الغلاف الجوي أحد المكونات الرئيسية التي تحدث من خلالها دورة الماء في الطبيعة. تشمل المياه بطبيعتها النتح والتكثيف والتبخر والجريان السطحي والتساقط. سنناقش في مقالتنا العملية التي تحدث في الغلاف الجوي العلوي لبخار الماء.
العملية التي تحدث لبخار الماء في الغلاف الجوي العلوي هي
تُعرف العملية التي تحدث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي لبخار الماء بالتكثيف ، حيث يُطلق على تحويل بخار الماء إلى سائل في طبقات الغلاف الجوي وتحديداً في دورة الماء عملية التكثيف ، وقد يكون التكثيف تحدث بمجرد احتواء الهواء على بخار الماء بكميات تفوق ما يمكن أن يستقبله سطح البحر الحر عن طريق التبخر عند درجة الحرارة المعتادة ، وهذا الشرط ناتج عن التبريد أو ما يحدث من اختلاط الكتل الهوائية عند درجات حرارة مختلفة ، بالإضافة إلى إلى ذلك من خلال التكثيف ، يتم إطلاق بخار الماء في الغلاف الجوي ليتم تشكيله من خلال هذا الترسيب.
حدد عملية التكثيف
تتواجد المادة في الطبيعة في ثلاثة أشكال فيزيائية رئيسية ، والتي تعتمد على طبيعتها ، أو وفقًا للظروف التي توجد فيها المادة ، وتكون تلك الحالات صلبة وغازية وسائلة ، باعتبارها من أبرز سمات المادة الصلبة. الحالة هي الترابط الذري القوي بين جزيئاتها ، وكذلك لزوجتها العالية ، وهذا هو سبب صلابة شكلها ، بينما تتميز المادة الغازية بضعف ما يربط ذراتها بالروابط الذرية ، و كما أنه يتميز بالقدرة على التمدد حتى يملأ أي مساحة قد تكون فيه.
أما المادة السائلة فهي تمثل الحالة الوسيطة بين كل من المواد الغازية والصلبة ، حيث تجمع بين خصائص كلتا المادتين ، حيث تتكثف الجزيئات السائلة مثل جزيئات المواد في حالتها الصلبة ، بينما تكون المادة السائلة ذات نوعية معينة. حجمه ولكن تقل لزوجته هو ما يمنحه القدرة على تغيير شكله حسب ما يوضع فيه من الحاوية.
من خلال تحديد حالات المادة الثلاث ، يصبح من السهل فهم المقصود بعملية التكثيف ، حيث توجد بعض المواد التي لديها القدرة على التحول من حالة فيزيائية إلى حالات أخرى ، بما في ذلك عملية التكثيف ، وهي تُعرف بعملية تحويل الماء من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة. تختلف هذه العملية عن عملية التبخر ، حيث يتحول الماء من سائل إلى بخار ، ولكن يمكن أن تحدث عملية التكثيف بإحدى طريقتين ، أولهما أن الهواء يبرد حتى يصل إلى نقطة الندى ، أو يصل إلى بخار الماء إلى درجة التشبع ، إلا أنه لا يمكن الاحتفاظ بالمزيد من الماء.
أنواع التكثيف
هناك عدة أنواع من عمليات التكثيف ، حيث تحدث بأشكال عديدة ، والتي تعتمد على بعض العوامل مثل الضغط ودرجة الحرارة ، وبالاعتماد على هذه الأشكال يمكن تصنيف عملية التكثيف إلى الأنواع التالية:
مرحلة المطر
الحالة السائلة التي يكون فيها بخار الماء هو المطر ، والتي تحدث عندما يرتفع بخار الماء إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي ، ونتيجة لانخفاض درجة الحرارة أكثر من درجة الصفر ، يبدأ بخار الماء في التحول ثم يتكثف من كل منهما الأخرى إلى الحالة السائلة ، ثم تتقاطع قطرات الماء الثقيلة مقارنة بوزن الهواء ، مما يؤدي إلى تساقط قطرات الماء كمطر على الأرض والأرض.
مرحلة الثلج
الثلج هو الحالة الصلبة لبخار الماء الذي يحدث عندما يتحول البخار إلى حالة صلبة ، ويمر عبر درجة حرارة تقترب من الصفر درجة مئوية أو أقل من ذلك ، ثم تتلامس قطرات الماء مع بعضها البعض لدرجة حرارة عند صفر درجة ، ثم تتحول في الثلج ، ولأن ثقل الثلج يقترب من ثقل المطر ، فإنه يسقط على الأرض من السماء بسبب قلة الأسطح التي يمكن أن يتكثف عليها بخار الماء ، وهنا يتساقط الثلج على شكل قطن أبيض يغطي سطح الأرض ، مما يجعلها تأخذ هذا الشكل الجميل.
مرحلة الندى
يمكن أن يحدث التكثف على شكل قطرات ندى عند تعرض أبخرة الماء على الأسطح الباردة ، حيث تكون درجة حرارته أقل من درجة حرارة نقطة الندى ، والتي يتم التعبير عنها بدرجة الحرارة التي يكون عندها كل من الهواء وبخار الماء. ضغط متواصل. ، باستثناء أن تكون مشبعة بالماء.
مرحلة الصقيع
يستخدم مصطلح الصقيع ، والذي يصف بلورات الجليد التي تتكون نتيجة ترسب أبخرة الماء على أسطح الجسم البارد ، والتي تحدث بشكل خاص عندما تنخفض درجة حرارة الجسم مقارنة بدرجة حرارة نقطة الصقيع ، حيث يتم التعبير عن نقطة الصقيع من حيث درجة الحرارة التي يبرد فيها الهواء الرطب عندما يكون الضغط مستقرًا وبخار الماء مستقرًا ، من أجل الوصول إلى مرحلة التشبع بالنسبة للجليد ، وتختلف نقطة التكثف من حيث درجة حرارته أن تكون أقل عندما تصل إلى صفر درجة مئوية أو أقل من ذلك.
مرحلة الضباب
يظهر الضباب عندما تلتصق بلورات الجليد أو قطرات الماء على ارتفاع منخفض في الطبقة الهوائية لسطح الأرض ، مما يؤدي إلى صعوبة وضبابية الرؤية على مدى ألف متر أو أقل. الجدير بالذكر أن السبب الأول لمرحلة الصقيع هو التبريد الليلي الإشعاعي ، حيث يقوم بتبريد الهواء القريب من سطح الأرض إلى درجة حرارة أقل من درجة الحرارة التي تكون عندها نقطة الندى ، مما يجعله يظهر كسحابة يتم من خلالها سطح الأرض مغطى.
كيف تعمل دورة الماء في الطبيعة؟
دائمًا ما يكون الماء في الطبيعة في حالة دوران مستمر ، بالإضافة إلى كونه مدعومًا بالطاقة بواسطة كل من الجاذبية وضوء الشمس ، وتسمى هذه العملية الطبيعية بدورة الهيدروجين أو دورة الماء ، حيث تبدأ دورة الماء أولاً بتبخر الماء ليس فقط من المحيطات والأنهار ، ولكن أيضًا من الأرض ، التي تحبس مؤقتًا هذا البخار في الغلاف الجوي ، ليعود مرة أخرى في شكل هطول الأمطار إلى سطح الأرض.
وذلك لأن المياه السطحية تمثل بقايا الثلج الذائب والمياه التي سقطت على الأرض ، وهو ما يسمى الجريان السطحي ، ولكن عندما يتجاوز هطول الأمطار من حيث معدله المتوسط ، فإن معدل التسرب السطحي يمتصه الغطاء النباتي ، أو يتبخر أو يذهب إلى التربة هنا ، تتشكل المسطحات المائية السطحية على شكل عيون وبحيرات وأنهار وجداول.
وتتحول المياه التي تتسرب إلى الأرض إلى مياه جوفية ، حيث تتسرب المياه الجوفية ببطء إلى الأرض على عمقها ، وإلى طبقات واسعة من التربة وكذلك الصخور المسامية المعروفة باسم طبقات المياه الجوفية ، ونتيجة لتأثير الجاذبية في في هذه الحالة ، تبدأ المياه الجوفية في التدفق بثبات وببطء عبر الخزان الجوفي ، وإلى الأراضي المنخفضة للجداول والينابيع.
وبعد ذلك تعود جميع كميات المياه الجوفية والمياه السطحية إلى المحيطات في النهاية ، حيث أن عملية التبخر هي التي يتم من خلالها تجديد بخار الماء من إمداد الغلاف الجوي ، ومن ثم تحمل الرياح الهواء الرطب فوق سطح الأرض. الأرض ، ثم تبدأ عملية هطول الأمطار للحفاظ على استمرار دورة المياه في الطبيعة.
بهذا ، أيها القراء الأعزاء ، أوضحنا لكم أن العملية التي تحدث لبخار الماء في الغلاف الجوي العلوي هي عملية تكثيف ، كما تحدثنا عن الحالات الفيزيائية للمادة في الطبيعة وأنواع عملية التكثيف. . لمزيد من المعلومات ، يمكنك زيارة مقالاتنا التالية في:
- الجهاز المستخدم لقياس معدل النتح
- ماذا سيحدث إذا تعطلت دورة المياه؟
- لماذا نركز على الاعتدال في استهلاك المياه؟