كيف يتكون المطر

الدورة الهيدرولوجية

إذا نظر أحدهم من الفضاء إلى كوكب الأرض، سوف يلاحظ مميزات هذا الكوكب العديدة وأهمها وجود الماء، بشكليه السائل والمتجمد، الذي يغطي ما يقارب 75% من مساحة كوكب الأرض، ويُعدّ الماء المادة الوحيدة التي يمكن أن توجد بشكل طبيعي بحالات المادة جميعها؛ وهي الحالات الغازية، والسائلة، والصلبة، على الرغم من التغيرات القليلة في درجات الحرارة والضغط الجوي على سطح الأرض.[1]

ويمر الماء في الأرض بالدورة المائية أو ما يُعرَف بالدورة الهيدرولوجية؛ حيث تدور جزيئات الماء بين سطح الأرض والغلاف الجوي، وقد تصل في بعض الحالات إلى أسفل سطح الأرض أيضاً، ويستمدّ هذا النظام طاقته من الطاقة الشمسية، فهو تبادل مستمر ما بين المحيطات والغلاف الجوي والأرض؛ إذ تحدث بعض التغيرات في درجات الحرارة بعد دخول الماء إلى الغلاف الجوي السفلي، مما يؤدّي إلى بدء عملية الهطول، مثل: هطول المطر، والثلج، والبرد، وتُعدّ المياه العذبة التي توفرها الأمطار مهمّةً لاحتياجات الكائنات الحية والإنسان على وجه التحديد؛ وتوجد هذه المياه في حالتها السائلة في البحيرات، والأنهار، والمياه الجوفية، وقد تكون مجمدةً كالثلج، والجليد.[1]

مراحل تكون المطر

يتكون المطر من ثلاث عمليات رئيسة، هي: التبخر، والتكاثف، والهطول، حيث إن هذه العمليات تشكل الدورة الهيدرولوجية التي تمثل التبادل المستمر للماء بين سطح الأرض والغلاف الجوي،[2] وفيما يأتي بيان لهذه العمليات:

• التبخر: تحدث عملية التبخر عند تحول المادة السائلة إلى المادة الغازية، حيث تتحرك جزيئات الماء وتهتز بسرعة إثر تعرضها للتسخين من قبل الطاقة الشمسية، وتنطلق هذه الجزيئات بعد تعرضها للتسخين إلى الغلاف الجوي على شكل بخار الماء، وتؤثر في عملية التبخر عوامل عديدة، منها: الضغط الجوي، فكلما كان الضغط الجوي على سطح الماء أعلى كانت عملية التبخر أكثر صعوبةً، بالإضافة إلى أثر درجة الحرارة على سرعة التبخر، فكلما زادت درجة الحرارة زاد معدل التبخر، ومن الجدير بالذكر أنَّه كلما كان الهواء مشبعاً بمواد أخرى، كانت عملية التبخر أصعب.[3]
• التكاثف: يُعرَّف التكاثف بأنه ترسب المادة السائلة أو الصلبة من بخار الماء على سطح أكثر برودة من الغاز المجاور لها؛[4] فبعد تكوّن بخار الماء، يبدأ هذا البخار بالارتفاع إلى مستويات أعلى في الغلاف الجوي، وعند ملامسته للضّغوط الجوية المنخفضة فإنه يبرد ويتمدد، فتزداد الرطوبة النسبية في الجو حتى يصبح الهواء مشبعاً ببخار الماء، وبهذا تبدأ الجزيئات المنتشرة في الهواء بالتكاثف، ومع استمرار التكاثف تبدأ قطرات السحب بالتكوّن.[2]
• الهطول: تستمر قطرات السحب بالتكون، وتتم المحافظة على هذه السحب المتنامية عن طريق تيارات الهواء الصاعدة التي تتراوح في قوتها ما بين بضعة سنتيمترات في الثانية إلى بضعة أمتار في الثانية، لذلك فإنه من الضروري أن تنمو هذه القطرات بسرعة لا تقل عن 1سم في الثانية الواحدة، وذلك لضمان سقوطها من السحابة، وعدم تبخرها في الهواء غير المُشبَع في طبقات الغلاف الجوي الأدنى، والوصول إلى الأرض على هيئة رذاذ أو مطر،[2] ومن الجدير بالذكر أنّ قطرات الماء تندمج لإنشاء قطرات ماء أكبر وهذا ما يُسمّى بالالتحام، أما معدل سقوط قطرات الماء الصغيرة جداً فلا يكاد يُذكَر، ولهذا لا يحدث الهطول إلا عندما تلتحم القطرات الصغيرة مكوّنةً قطرات ماء أكبر، فعندما تحدث اضطرابات الهواء فإن قطرات الماء تتصادم وتنتج قطرات ماء أكبر، ومع هبوط قطرات الماء الكبيرة هذه يستمر الالتحام لتصبح هذه القطرات ثقيلة بما يكفي للتغلب على مقاومة الهواء، وتسقط على شكل قطرات ماء.[5]

عوامل تؤثر في عملية تكوين الامطار

تؤثر في عملية تكوين الأمطار عوامل تعتمد على أسباب عديدة، منها: الموقع الجغرافي للمنطقة، حيث تحدث عملية هطول الأمطار بغزارة بالقرب من خط الاستواء، وتتناقص تدريجياً مع زيادة خط العرض أي باتجاه المناطق القطبية، وتُعدّ الرطوبة في الجو المصدر الرئيس لهطول الأمطار، ولهذا يُلاحَظ أن عملية الهطول تكون أثقل بالقرب من السواحل، كما تُلاحَظ زيادة في كمية ومعدل تكرار عملية الهطول على مهب الريح في الجانب الجبلي.[6]

وتُعدّ التغيرات في فصول السنة من العوامل المؤثرة في عملية الهطول أيضاً، حيث تكون عملية الهطول عالية في الفصول الرطبة، بينما تكون قليلة في الفصول الجافة، ومن الجدير بالذكر أن التباين في درجات الحرارة يسبب كذلك التباين في عملية هطول المطر.[6]

أهمية الأمطار

توفرعملية هطول الأمطار المياه التي تحتاج إليها الكائنات الحية؛ إما مباشرة عن طريق الأمطار التي تسقط على التربة وتنمو منها النباتات، وإمّا بشكل غير مباشر عن طريق دخول الأمطار في البحيرات، أو تيارات المياه، أو البرك، حيث تشرب الحيوانات منها، فالماءيُشكل ما نسبته 90% تقريباً من خلاياها هي والإنسان.[7]

وعند سقوط الأمطار، فإن كميات منها تتسرب إلى باطن الأرض، حيث تخترق طبقات الصخور المسامية مكونةً المياه الجوفية التي تُعدّ مصدراً للمياه العذبة، ولينابيع هذه المياه دور مهم في تزويد الجداول والبرك بالماء، وقد استطاع الإنسان استخدام المياه الجوفية في الشرب والريّ منذ القدم.[7]

وعلى الرغم من أن الكائنات الحية التي تعيش في المحيطات تعيش في المياه المالحة، إلا أن الكائنات الحية الموجودة على سطح اليابسةتعتمد على المياه العذبة بشكل أساسي، والمطر هو الوسيلة التي توفر مياهاً عذبةً بشكل طبيعيّ، فعند حدوث عملية التبخر فإن الماء يتبخر تاركاً خلفه ذرات الملح، لذلك لو لم يكن المطر موجوداً، لما كانت هناك مياه عذبة بشكل طبيعي، ولا تتوقف آثار المطر على ري الكائنات فقط، فبه تم تشكيل العديد من الأخاديد، وذلك عن طريق تآكل السطوح بواسطة مياه الأمطار، وهناك كائنات حية في المحيط تعتمد على المعادن التي تتدفق من الأرض إلى البحر، وبهذا فإن الحياة دون مطر لن تكون.[7][8]

المراجع

1. ^ أ ب Steve Graham, Claire Parkinson,Mous Chahine (1-10-2010), "The Water Cycle"، www.earthobservatory.nasa.gov, Retrieved 28-5-2019. Edited.
2. ^ أ ب ت Basil John Mason ,Fritz P. Loewe, Phillip J. Smith (22-5-2019), " Precipitation"، www.britannica.com, Retrieved 28-5-2019. Edited.
3. ↑ Kim Rutledge , Melissa McDaniel , Diane Boudreau(21-1-2011), "Evaporation"، www.nationalgeographic.org, Retrieved 28-5-2019. Edited.
4. ↑ Marco Sampaolo (20-9-2016), "Condensation"، www.britannica.com, Retrieved 28-5-2019. Edited.
5. ↑ "PRECIPITATION", www.self.gutenberg.org, Retrieved 28-5-2019. Edited.
6. ^ أ ب Haseeb Jamal (5-3-2019), "Precipitation And Factors Affecting Precipitation"، www.aboutcivil.org, Retrieved 28-5-2019. Edited.
7. ^ أ ب ت John Brennan (9-3-2018), "The Rain's Importance to Life on Earth"، www.sciencing.com, Retrieved 28-5-2018. Edited.
8. ↑ "Why Is Rain Important?", www.reference.com, Retrieved 28-5-2019. Edited.