ما ابرهای استراتوسفری قطبی (PSC) را که به نام ابرهای صدفی شناخته میشوند، کشف میکنیم. فیزیک تشکیل آنها در ارتفاعات بالای 15000 متر، پدیده شکست نور که رنگهای رنگینکمانی مرواریدی به آنها میدهد، و اینکه چرا فقط در زمستان قطبی ظاهر میشوند را توضیح میدهیم. همچنین نقش حیاتی آنها در تخریب لایه ازن را بررسی میکنیم و تضاد بین زیبایی و تأثیر زیستمحیطی آنها را آشکار میسازیم.
ابرهای صدفی: ابرهای "مرواریدی" استراتوسفر
رنگینکمان در شب: نادرترین و تماشاییترین پدیده جو قطبی
هنگامی که خورشید کاملاً غروب کرده و تاریکی شروع به پوشاندن زمین میکند، گاهی در افق مناطق قطبی ابرهایی ظاهر میشوند که شبیه مروارید مایع یا داخل صدف به نظر میرسند. ابرهای صدفی (از کلمه nacre - ماده مروارید) آنقدر درخشان و رنگارنگ هستند که اغلب با شفق قطبی اشتباه گرفته میشوند. با این حال، آنها چیز کاملاً متفاوتی هستند: بلندترین ابرهای جو ما هستند که در جایی تشکیل میشوند که هوا آنقدر خشک و سرد است که تشکیل ابر تقریباً غیرممکن تلقی میشود.
1. جغرافیای ارتفاع: جایی که زندگی متوقف میشود
ابرهای معمولی که هر روز میبینیم در تروپوسفر، لایهای از جو که تا 10-12 کیلومتر میرسد، تشکیل میشوند. اما ابرهای صدفی "ساکنان" استراتوسفر هستند.
- ارتفاع شدید: در ارتفاعات 15 تا 25 کیلومتر تشکیل میشوند.
- سرمای شدید: برای تشکیل، دمای استراتوسفر باید به زیر -78 درجه سانتیگراد برسد. این شرایط فقط در زمستان قطبی وجود دارد، عمدتاً در قطب جنوب و کمتر در قطب شمال (اسکاندیناوی، کانادا، اسکاتلند).
2. چرا در تاریکی میدرخشند? پدیده رنگینکمانی
چشمگیرترین ویژگی آنها این است که پس از غروب خورشید یا قبل از طلوع به شدت میدرخشند. این به دلیل ارتفاع عظیم آنهاست.
شکست و انحنا: در حالی که در زمین تاریکی حاکم است زیرا خورشید پشت انحنای زمین "پنهان" شده است، این ابرها آنقدر بلند هستند که پرتوهای خورشید هنوز به آنها میرسد. کریستالهای یخ میکروسکوپی که آنها را تشکیل میدهند (با اندازه حدود 10 میکرومتر) مانند منشور عمل میکنند، نور را میشکنند و این درخشندگی منحصربهفرد را با رنگهایی شبیه لکه نفت روی آب ایجاد میکنند.
3. دو نوع ابر استراتوسفری
همه ابرهای استراتوسفری یکسان نیستند. دانشمندان آنها را به دو دسته تقسیم میکنند:
- نوع I: از کریستالهای اسید نیتریک و آب تشکیل شدهاند. کمتر رنگارنگ هستند و بیشتر شبیه مه زرد رنگ به نظر میرسند.
- نوع II (صدفی واقعی): منحصراً از یخ آب خالص تشکیل شدهاند. اینها هستند که شدیدترین و درخشانترین رنگها را تولید میکنند که ناظران را مجذوب میکند.
4. جنبه تاریک: نقش در سوراخ ازن
علیرغم زیبایی بینظیرشان، ابرهای صدفی یک تهدید زیستمحیطی را پنهان میکنند. آنها "ایستگاههایی" هستند که واکنشهای شیمیایی تخریبکننده ازن در آنها رخ میدهد.
کاتالیز شیمیایی: در سطح کریستالهای یخ این ابرها، ترکیبات کلر و برم (ناشی از فعالیتهای انسانی) به اشکال فعالی تبدیل میشوند که به ازن حمله میکنند. هنگامی که خورشید در بهار برمیگردد، تابش این مواد را فعال میکند و به تجزیه سریع لایه ازن محافظ بالای قطبها منجر میشود.
5. امواج کوهستانی: چگونه ابرها "متولد میشوند"
در قطب شمال، ابرهای صدفی اغلب به دلیل امواج اوروگرافیک تشکیل میشوند. هنگامی که بادهای قوی به رشتهکوههای بزرگ (مانند نروژ) برخورد میکنند، هوا مجبور به صعود ناگهانی میشود. این "امواج" هوا میتوانند به استراتوسفر برسند و حداقل رطوبت لازم برای ایجاد این کریستالهای یخزده را حمل کنند.
6. آیا در یونان قابل مشاهده هستند?
به دلیل دماهای شدید مورد نیاز (-78 درجه سانتیگراد در استراتوسفر)، ظاهر شدن آنها در جنوب اروپا بسیار نادر است. با این حال، در دورههای اختلال شدید قطبی، مشاهداتی در عرضهای جغرافیایی پایینتر مانند شمال انگلستان یا اروپای مرکزی گزارش شده است. در یونان، مشاهده آنها تقریباً غیرممکن است، که آنها را به "جام مقدس" برای علاقهمندان به هواشناسی در کشور ما تبدیل میکند.
زیبایی تعادل شکننده
ابرهای صدفی به ما یادآوری میکنند که جو ما یک سیستم لایهلایه و پیچیده است که در آن زیبایی و تخریب میتوانند همزیستی داشته باشند. آنها "مرواریدهای" آسمان هستند که شیمی استراتوسفر و نیاز به حفاظت از سیاره را به ما میآموزند. اگر تا به حال در زمستان در شمال دور بودهاید، پس از غروب خورشید نگاهتان را به آسمان بدوزید: شاید شاهد درخشانترین راز جو باشید.
نور آنها ما را مجذوب میکند، اما حضورشان به ما هشدار میدهد. آب و هوا همیشه بازی تضادهاست.