لماذا لا تسقط الغيوم ؟.. أسباب علمية

تعريف الغيوم 

الغيمة هي تجمع مرئي لبلورات الثلج أو تجمع قطرات الماء أو كلاهما معا، وتبقى معلقة في الهواء على ارتفاع كبير. تتكون الغيوم نتيجة لتصاعد بخار الماء إلى طبقات الغلاف الجوي وتعرضه لعملية التكثيف. تحجب الغيوم أشعة الشمس عن الأرض، مما يؤدي إلى خفض درجة الحرارة في أثناء النهار وتعكسها في الليل، حيث تعمل على تدفئة الأرض. كما تعد الغيوم أحد العناصر الأساسية في دراسة المناخ 

لماذا لا تسقط الغيوم من السّماء

على الرغم من أن السحاب يحمل كميات كبيرة من المياه، ويمكن أن يصل وزنه إلى مئات الأطنان، إلا أنه يبقى عالقًا في الغلاف الجوي على بعد مسافة كبيرة من سطح الأرض، ويرى العديد أنّ السحاب في السماء بشكلها الجميل وناصع البياض يحمل كمية كبيرة من قطرات المياه التي تكون ثقيلة جدًا 

وقامت هيئة المسح الجيولوجي في الولايات المتحدة الأمريكية بحساب وزن سحابة ركامية متوسطة تبدو على شكل زهرة القرنبيط، حيثُ أكدت أنّ وزنها يصل إلى نحو 500 طن وتحتوي على كمية من الماء تصل إلى مقدارها إلى ما يقارب النصف مليون لتر من الماء، ووزن هذه السحابة يعادل وزن 300 سيارة بحجم متوسط ومع ذلك كيف تبقى السّحب معلقة في الهواء؟

يتكون السحب عندما تبدأ أشعة الشمس في تسخين المسطحات المائية على سطح الأرض، مما يؤدي إلى تبخر الماء وتجمعه في الهواء البارد فوق المحيطات والبحار. يعرف هذا التجمع بالبخار المائي الذي يرتفع إلى طبقات الغلاف الجوي الباردة بواسطة الحمل الحراري، ويكون الهواء المحمل بالبخار أقل كثافة ووزنا من الهواء الجاف.

من بخار إلى سائل 

عندما يرتفع الهواء الدافئ إلى ارتفاع يبعده عن سطح الأرض، يتحول تدريجيا إلى هواء بارد، ويحدث ذلك على بعد مسافة كبيرة. يمكن للهواء البارد حمل بخار الماء، الذي يكون في حالة غازية. عندما يصبح الهواء باردا بما يكفي، يتحول بخار الماء إلى قطرات من الندى، ويسمى هذا التحول بعملية التكثف. تكون هذه هي أقصى درجة برودة يمكن أن يصل إليها الهواء، حيث لا يستطيع حمل بخار الماء، وبالتالي يتحول إلى قطرات ماء سائلة. تعكس هذه القطرات أشعة الشمس التي تسقط عليها، وتبدو شكلها من بعيد مثل قطعة من القطن الأبيض الخفيفة وناصعة البياض. وهكذا تتشكل الغيوم. 

تستمر قطرات الماء المكثف في الصعود إلى مكانها في السماء، وبالتالي لا تسقط على الأرض مرة أخرى. والسبب في ذلك هو أن الماء السائل أثقل من الهواء، لكن عندما يتحول إلى بخار يصبح أخف من الهواء ويستطيع الصعود إلى السماء 

يعود السبب في ذلك إلى صغر حجم قطرات الماء داخل السحابة، إذ تصل حجمها إلى ما يقارب 10 ميكرون، أي ما يعادل نحو 100 ملليمتر. وعندما يقل حجم الجزيء، تتسع مساحة السطح بالمقارنة بالوزن، وتبقى قطرات الماء أثقل وأكبر من حجم جزيئات الهواء التي تحيط بها. وتتلامس العديد من جزيئات الهواء التي تمثل الوزن الكلي للقطرة مع مساحة السطح الكلي لترتفع القطرات إلى أعلى بفعل الجاذبية، حيث تساعد قوة الاحتكاك بين قطرات الماء والهواء على تساقطها بصورة بطيئة 

إذا وجدنا مصدر حراري تحت السحابة، فسيساعد هذا الأمر في تحريك الهواء داخل السحابة والتي تسمح بتصاعد قطرات الندى الموجودة فيها إلى الأعلى، ويقلل من تأثير الجاذبية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذا المصدر الحراري سوف يساعد في زيادة بخار الماء داخل السحابة، سواء من التربة أو من قطرات الندى المتبخرة، والتي تتحول إلى بخار مرة أخرى. ولذلك، فإن عملية تكوين الغيوم وتساقط الماء منها ليست عملية ثابتة في الغلاف الجوي، وإنما هي عملية مستمرة تتضمن تبخر الماء وصعوده إلى الأعلى، ثم تكثفه وتسقطه من الغيوم بفعل الجاذبية، وتشكل قطرات الندى نقطة تحول بخار الماء في السماء إلى غيوم 

أنواع الغيوم 

يتم تصنيف الغيوم إلى 10 أنواع محددة بالارتفاع بناء على منطقة الأرصاد الجوية العالمية (WMO)، وهي كالتالي: 

الغيوم عالية المستوى 

تصل ارتفاع الغيوم عالية المستوى إلى حوالي 5.5 كيلومترات فوق سطح الأرض، ولون هذا النوع من السحب أبيض، وعند غروب الشمس تنعكس عليها أشعة الشمس لتبدو أكثر جمالا، وتتحول إلى بلورات من الثلج تتساقط على المناطق الجبلية، وتشمل هذا النوع من السحب الأنواع التالية: 

• السحب السمحاقية (Cirrus-Clouds).
• السحب السمحاقية الركامية (Cirrocumulus Clouds).
• السحب السمحاقية الطبقية(Cirrostratus-Clouds). 

السحب السمحاقية 

توجد السحب السمحاقية في طبقة التروبوسفير العليا، وتعد أعلى أنواع السحب، وتتكون على شكل سحب بيضاوية رقيقة ومتفرقة يشبه شكل الشعر ممتدة على طول السماء، وتنقسم إلى خمسة أنواع مختلفة 

• السحب السمحاقية الليفية: (Cirrus Fibratus)، تُعد أكثر أنواع السحب السمحاقية شيوعًا وتتكون في السماء على شكل خيوط رقيقة أو على شكل خيوط متقاربة. 
• السحب السمحاقية المعقوفة: (cirrus uncinus)، يُشبه هذا النوع المنحل أو تبدو على شكل خطاف الصيد. 
• السحب السمحاقية الخصلية: (Cirrus floccus)، يُشبه هذا النوع قطع القطن التي تظهر في السماء على شكل قطع غير منتظمة الشكل. 
• السحب السمحاقية السميكة: تُعرف السُحُب السُمْحاقِيَّة النوع Cirrus spissatus بأنها سُحُب سميكة وكثيفة تظهر على ارتفاع كبير فوق سطح الأرض، حيث تصل إلى طبقة التروبوسفير في الغلاف الجوي. 
• السحب السمحاقية القلعية: تشبه سحب Cirrus castrllanus قمم الأبراج. 

السحب السمحاقية الركامية 

تظهر السحب من نوع سيروكومولس (Cirrocumulus Clouds) في السماء على شكل كرات قطنية مجمعة في صفوف، وتوجد على ارتفاعات عالية من سطح الأرض تتراوح بين 11.89-4.88 كيلو متر، وهناك ثلاثة أنواع من هذا النوع وهي: 

• السحب السمحاقية الركامية المنتشرة:تظهر السحب المتفرقة المنتظمة (Cirrocumulus stratiformis) في السماء على شكل طبقات جميلة ومذهلة، حيث تفصل بينها مسافات صغيرة. 
• السحب السمحاقية الركامية العدسية:(Cirrocumulus lenticularis)، تشبه شكل العدسات.
• السحب السمحاقية الركامية الخصلية: تبدو سحب Cirrocumulus floccus على شكل خصل من السحب الركامية، وتظهر في السماء على شكل بقع صغيرة متناثرة.
• السحب السمحاقية الركامية القلعية:( Cirrocunmulus castellanus)، هذا النوع من السّحب السمحاقية الركامية يُشبه شكل الأبراج. 
• السحب السمحاقية الطبقية

السّحُب السمحاقية (Cirrostratus Clouds) هي سحُب شفافة بلون أبيض شفاف تمتد على طول السماء وتنقسم إلى نوعين وهما كالتالي: 

• السحب السمحاقية الطبقية الليفيّة: تشبه سحب Cirrostratus fibratus سحب السمحاقية، ولكنها تتميز بتنسيقها الأكثر تنظيمًا. 
• السحب السمحاقية الطبقية السديمية: (Cirrostratus nebulosus) تظهر بمظهر ليس كمظهر الغطاء الذي يخفي السماء خلفه، وتظهر بمظهر الثلج الأبيض. 

الغيوم متوسطة المستوى

تتشكل هذه السُحب من فئة المتوسطة على ارتفاع يتراوح بين 1.98 إلى 5.5 كيلومترات فوق سطح الأرض، ويتكون هذا النوع من قطرات ماء في بعض الأحيان وبلورات ثلج في أحيان أخرى، وتتضمن الأنواع التالية: 

• السحب الركامية المتوسطة: (Altocumulus Clouds).
• السحب المزن الطبقية: (Nimbostratus Clouds).
• السحب الطبقية المتوسطة: (Altostratus Clouds).