كيف يؤثر الكسوف الشمسي على السحب؟ اقرأ الدراسة الجديدة لاكتشاف تأثيرات مذهلة والتأثير على المناخ. #علم #كسوف #سحب #علوم
وراءُ اليوم، وقد حل وقت الظهر، وعالت الشمس في السماء كلوحة عريضة بلون السماء السماوي، مطرزة بسحب قطنية كثيفة ومشكلة بشكل ورؤوس زهرة القرنبيط. وبدون مقدمات، بدأت السحب المزدحمة على الأفق تتبدل أمام أعينك، ولم يمضِ وقت طويل حتى بدأت العالم تُظلم، كما تختفي الكرة الذهبية التي تسند الحياة على الأرض بسرعة من أمام الناظرين.
لمدة طويلة، عندما يمر القمر بين الأرض والشمس، محجوباً أشعة النجوم وجعلها تختفي لحظياً للأشخاص الذين يكونون في أفضل وضع ليشهدوا هذه الظاهرة النادرة، تظل السحب البيضاء الكثيفة تختفي - وتعود فقط بعد عودة الشمس.
هذا على الأقل هو ما يتوقعه العلماء بأنه سيحدث في أجزاء كثيرة من المكسيك وكندا والولايات المتحدة خلال الكسوف الشمسي الكلي الذي قد يحدث في ٨ أبريل. إذا سمحت الأحوال الجوية، فقد يمكن لأولئك الذين يعيشون في ٤٩ ولاية أمريكية حيث يُتوقع حدوث كسوف جزئي لرصد بعض السحب وهي تختفي.
أثناء الكسوف، يبدأ التخلص من السحب الركامية الضحلة في نسب كبيرة عندما يكون فقط جزء من الشمس مغطى، ولا يعود السحب مجددًا حتى نهاية الحدث، وفقًا لدراسة نشرت في ١٢ فبراير في مجلة الطبيعة للاتصالات الأرض والبيئة. تشير النتائج أيضًا إلى أن هذه الظاهرة قد تكون لها تأثيرات على حلول تحجيم المناخ التي تعمل على تحجيم الطاقة الشمسية.
ومع ذلك، لا يعني ذلك أن نقطة مراقبتك للكسوف القادم مضمونة لتكون خالية من السحب؛ لأن البحث لا ينطبق على جميع السحب. "هذه السحب المنخفضة الكثيفة ذات النقاط المبعثرة التي تجدها عادة في يوم مشمس،" قال فيكتور تريز، الطالب المتخصص في قسم الجيوعلم والاستشعار عن بُعد في جامعة تكنولوجيا دلفت في هولندا، الذي قاد الدراسة. "إذا رأيت هذه السحب القطنية في يوم الكسوف، فتحقق منها جيدًا، لأنها قد تختفي."
كشفت الورقة البحثية الجديدة أن السحب الركامية المنخفضة تبدأ في الاختفاء بنسب كبيرة عندما يُغطى مجرد عشرين في المئة من الشمس. على الرغم من أن التوعية بالظاهرة ليست جديدة، فإن البرهان الداعم لها وتوضيح الوقت قد تكون كذلك.
"رأى الناس هذا من قبل من على سطح الأرض. ... إذا كنت قائماً على سطح الأرض، يمكنك أن تعد السحب ثم تراقب اختفائها"، قال تريز.
ولكن لم يعرف من أي لحظة دقيقة بدأت السحب تستجيب عن عرض شمسها، أضاف "هذا من الصعب جداً تحديد ذلك عندما تكون قائمًا على سطح الأرض، لأن السحب تتغيّر بشكل دائم في الشكل والحجم."
لهذا يقرر تريز وزملاؤه دراستها من الأعلى باستخدام الأقمار الصناعية. تقيس الأقمار الصناعية الشمس المنعكسة من الأرض، ومن خلال الضوء المنعكس، يمكن للعلماء استخراج خصائص السحب. لكن البحث السابق لم يأخذ في اعتباره الظل القمري أثناء كسوف، وهو خطوة ضرورية لتمكين تحليل السحب التي كانت مخفية خلف ظل القمر.
ركز الفريق على البيانات التي جمعت خلال ثلاث كسوفات شمسية جرت على أفريقيا بين عامي ٢٠٠٥ و ٢٠١٦. اكتشفوا أن السحب الركامية تتلاشى خلال الكسوف بسبب العلاقة بين الإشعاع الشمسي وعمليات تكوين السحب.
خلال الكسوف، تبرد السطح بسرعة من سلسلة الظل القمري الذي يحجب أشعة الشمس، مما يمنع الهواء الدافئ من الارتفاع من سطح الأرض - المكون الأساسي في تكوين سحب الركام. وفقًا للمحاكاة، يستغرق هذا العملية المتأججة التي تؤدي إلى إنتاج السحب حوالي ١٥ إلى ٢٠ دقيقة.
هذا يعني أنه حتى من رأيت هذه السحب تختفي عندما يكون الشمس مغطاة جزئيًا بالفعل بالقمر، فإن أصل هذا التأثير تم بالفعل.
"عندما يزال هناك الكثير من الضوء في الخارج، والناس عادة ما لا يدركون أن كسوف الشمس يحدث، تبدأ السحب التغيير بالفعل"، قال تريز، مشيرًا إلى أنه عندما يكون هناك حجب ضئيل فقط، فإن الجو بالفعل تأثر.
"ثم، بتأخير، ستراه في السحب."
في غالب الأحيان، بدلا من كتل من قطرات الماء التي تنجر عبر سماءنا، تشكل السحب عناصر لا غنى عنها في غلافنا الجوي. وليس فقط أنها جزء أساسي من دورة المياه، والاي في كونترول ميزان الطاقة على الأرض وتؤثر على مناخ الكوكب.
تقدم السحب الركامية الضحلة، على وجه الخصوص، وظيفة حيوية. تلك السحب في طبقة الحدود، أو السحب في الجزء الأسفل من الغلاف الجوي الأكثر تأثيرًا بسطح الأرض، شائعة في جميع أنحاء العالم ومحيطات العالم، وتحدث بشكل متقطع على مدار السنة. لا تميل إلى إنتاج الأمطار، ولكن يمكن أن توفر ظروف معينة نموها إلى شكل السحب الذي يفعل ذلك. وهي أيضًا فعالة للغاية في إرجاع أشعة الشمس إلى الفضاء.
تعتبر السحب الركامية الضحلة من السحب التي يفهمها بشكل أفضل، نوعًا ما، وذلك لأنها تعتبر من السحب السائلة منخفضة الارتفاع، وفقًا لجيك غريستي، عالم البحوث في المعهد التعاوني للبحوث في علوم البيئة في جامعة كولورادو بولدر.
"السبب في أن هذه الدراسة تركز على السحب الركامية الضحلة هو لأن الشمس المضيء التي تصل سطح الأرض تؤثر بشكل مباشر على تطور هذا النوع الخاص من السحب بطريقة لا يحدث فيها الأمر مع أنواع السحب الأخرى"، قال وكان غريستي لم يشارك في الورقة البحثية.
عادةً، عندما يشرق الشمس في الصباح، يزداد تأثير الشمس على الأرض، وهذا يؤدي إلى زيادة حرارة سطح الأرض. تسخن الأرض الدافئة ثمتم يصعد الهواء القريب من السطح مباشرة فوقه، وذلك يؤدي إلى ارتفاع الهواء في تيار صاعد، حيث يتوسع ويتكثف في سحب. غالباً ما تستمر على مدار الظهيرة وتتلاشى مساءً عندما تغيب الشمس.
يقدم الكسوف فرصة لدراسة التأثير الذي "لا يحدث بشكل كبير تحت ظروف أخرى" في كل من تطور السحب الذي يُحركه التسخين الشمسي، وقال غريستي.
"من المهم أن نفهم العمليات التي تدفع بتكوين هذه السحب واستمرارها وهي عنصر رئيسي في نظام المناخ"، قال.
لكن ما هو بالضبط دور السحب الركامية الضحلة عندما يتعلق الأمر بتغير المناخ السريع؟ يظل موضوعاً محل شك في المجتمع العلمي. وعند إلقاء الكسوف في الأمر، يصبح الأمر أكثر تعقيدًا.
"هناك الكثير من الأمور التي لا نعرفها بخصوص السحب، بخصوص سلوكها وتطورها خلال الكسوف"، قال كيفن كنب، أستاذ في قسم العلوم الجوية والأرضية في جامعة ألاباما في هانتسفيل، الذي لم يشارك أيضًا في الدراسة.
ما هو جديد وجدير بالذكر في الورقة البحثية، بحسب كنب، هو أنها تستخدم مزيدًا من البيانات لوضع العلاقات بين التبريد الناجم عن الكسوف والتقليل في تغطية السحب.
تتطلب النتائج الجديدة عن الحساسية العالية للسحب الركامية الضحلة ترتيب المزيد من الأبحاث حول تقنيات تحكم المناخ بواسطة الطاقة الشمسية، بحسب المؤلف المشارك في الدراسة ستيفان دي رود، الأستاذ المشارك في جامعة تكنولوجيا دلفت.
"ينبغي أن نسأل بالفعل ما إذا كانت تقنيات تحكم المناخ، التي تهدف إلى التقليل من الإشعاع الشمسي على فترات زمنية أطول بكثير، قد تؤدي بشكل محمن بعد الظهر، والشمس ترتفع عالية في السماء، وتظهر سماء سماوية زرقاء معبقة مع الغيوم المضروبة على أشكال زهرة القرنفل. وبدون سابق إنذار، تبدأ الغيوم التي تعترض الأفق في الاختفاء تحت أعينك. وبعد وقت قصير، يبدأ العالم في الاعتماد، حيث تختفي الكرة الذهبية التي تحافظ على الحياة على الأرض من الرؤية.
طوال تلك اللحظات التي يمر فيها القمر بين الأرض والشمس، متشكلة السحب البيضاء الهشة تظل مختفية، وتعاود تشكيل نفسها مرة واحدة فقط بعد عودة الشمس المظفرة.
هذا على الأقل ما يتوقعه العلماء أن يحدث في مناطق من المكسيك وكندا والولايات المتحدة خلال الكسوف الشمسي الكامل ليوم 8 أبريل. إذا كان الجو يسمح، قد يرى السكان الذين يعيشون في 49 ولاية أمريكية حيث من المتوقع حدوث كسوف جزئي أن تختفي بعض الغيوم.
خلال الكسوف، تبدأ السحب الركامية الضحلة في الاختفاء بنسب كبيرة عندما يتم تغطية جزء فقط من الشمس، ولن تعاود التشكيل حتى نهاية الحدث، وفقًا لدراسة نشرت في 12 فبراير في مجلة الاتصالات الطبيعية والبيئة. تشير النتائج أيضًا إلى أن هذه الظاهرة قد تكون لها تأثيرات على حلول تغطية المناخ المعتمدة على تعتيم الشمس مثل التهنيج الشمسي الجيو.
ولكن ذلك لا يعني أن نقطة مراقبتك للكسوف القادم مضمونة أن تكون خالية من الغيوم بالتأكيد، حيث لا ينطبق البحث على جميع السحب - فقط الأنواع الركامية الضحلة التي توجد فوق الأرض.
يبدأ السحاب الركامي ذو المستوى المنخفض في الاختفاء بأعداد كبيرة عندما يتم تغطية 15% فقط من الشمس، كشفت الورقة البحثية الجديدة. على الرغم من عدم جدولة الظاهرة جديدة وفقًا لأبحاث الكتاب، فإن الأدلة التي تدعمها وتوفر وضوحًا حول التوقيت موجودة.
"الناس رأوا هذا مرة أخرى من الأرض، و... إذا كنت تقف على سطح الأرض، يمكنك أن تعد الغيوم ولذا يمكنك مشاهدة اختفائها"، قال فيكتور تريس، طالبًا لنيل درجة الدكتوراة في قسم علوم الأرض والاستشعار عن بعد في جامعة تكنولوجيا دلفت في هولندا، الذي قاد الدراسة. "لم يكن يعرف من متى بالضبط بدأت الغيوم تستجيب لإعاقة أشعة الشمس، فإن ذلك أمر صعب جدًا تحديده عندما تقف على سطح الأرض، لأن السحب تتغير على الدوام في الشكل والحجم".
لهذا السبب، قرر تريس وزملاؤه دراستها من السماء باستخدام الأقمار الصناعية. تقيس الأقمار الصناعية الضوء الشمسي المنعكس عن الأرض، ومن الضوء المنعكس، يمكن للعلماء استقاء خصائص الغيوم. ولكنها لم تأخذ أبحاث مماثلة سابقة في الاعتبار ظل القمر أثناء كسوف، وهو خطوة ضرورية لتمكين تحليل السحب المخبأة خارج ضلال القمر.
ركز الفريق البحثي على البيانات التي جمعت أثناء ثلاثة كسوفات شمسية وقعت على خلال سنوات بين 2005 و 2016. واكتشفوا أن السحب الركامية تتلاشى في الكسوفات بسبب العلاقة بين الإشعاع الشمسي وعمليات تشكل السحب.
خلال الكسوف، يبرد السطح بسرعة من ظل القمر الذي يحجب أشعة الشمس، مما يمنع الهواء الدافئ من الارتفاع من سطح الأرض - عنصر أساسي في تشكل السحب الركامية. تستغرق عملية الهواء الارتفاع المؤدية إلى إنتاج السحب زمنًا يبلغ حوالي 15 إلى 20 دقيقة، وفقًا للمحاكاة.
هذا يعني أنه حتى إذا كنت ترى هذه السحب تختفي عندما يكون الشمس مغطاة جزئيًا بالفعل بالقمر، فقد تم بالفعل بدء منشأ هذا التأثير.
"عندما يكون هناك ما زال الكثير من الضوء خارج الأقطار، والناس عادة ما لا يدركون بأن الكسوف الشمسي يحدث، فإن السحب تتغير بالفعل"، قال تريس، مشيرًا إلى أنه حين يكون هناك اعتراض دقيق ، فإن الغلاف الجوي يتأثر بالفعل.
"وبعد ذلك، مع تأخر، تراه في السحب".
أتمنى لك يوماً رائعًا!
