علت تشکیل تندبادها و مکانیسم علمی پیدایش گردباد
تشکیل تندبادها حاصل برخورد جبهههای هوای گرم و مرطوب با هوای سرد و خشک در شرایط ناپایدار جوی است. وقتی خورشید سطح زمین یا اقیانوس را گرم میکند، هوای مجاور آن سبک شده و صعود میکند. این صعود سریع باعث ایجاد یک منطقه کمفشار در پایپین میشود. هوای اطراف برای جبران این خلا به سرعت وارد منطقه کمفشار شده و چرخش زمین به آن جهت میدهد. در واقع انرژی خورشید موتور محرک اصلی این جریان عظیم هوایی است. وقتی رطوبت موجود در هوای صعودکننده میعان میشود، گرمای نهان آزاد شده و جریانی شدیدتر ایجاد میکند. این چرخه مداوم سرعت باد را به شدت افزایش میدهد و طوفانی سهمگین میسازد که همه چیز را در مسیر خود جابهجا میکند.
مکانیسم پدید آمدن تندبادها به میزان رطوبت و دمای لایههای مختلف جو بستگی مستقیمی دارد. تصور کنید یک قوری آب جوش روی گاز در حال بخار کردن است و ناگهان در مجاورت یک جریان هوای بسیار سرد قرار میگیرد. در اتمسفر زمین نیز وقتی هوای گرم و مرطوب استوایی بالا میرود، با هوای سرد لایههای بالایی برخورد کرده و ابری بسیار متراکم تشکیل میدهد. اختلاف فشار و دمای شدید میان این دو لایه بادهای چرخنده ایجاد میکند. نیروی کوریولیس که از چرخش زمین به دور خود ناشی میشود، جریان هوا را به گردابی عظیم تبدیل میکند. اگر این فرایند روی دریا رخ دهد، سوخت ناپایان رطوبت، طوفانهای سهمگین اقیانوسی ایجاد میکند که تا کیلومترها پیش میروند.
انرژی آزاد شده در یک طوفان بزرگ میتواند با انرژی ده هزار بمب هستهای برابری کند. این پدیده یکی از شگفتانگیزترین جلوههای انتقال انرژی در سیاره ما محسوب میشود که استوا را خنک میکند. با افزایش سرعت باد، ستونی از هوای چرخنده به سمت زمین کشیده میشود که آن را پیچند مینامیم. قطر این ستون هوا ممکن است از چند متر تا چند کیلومتر متغیر باشد. سرعت حرکت مولکولهای هوا در مرکز این گرداب گاهی به بیش از ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت میرسد. این حجم از سرعت قادر است سنگینترین اجسام را از جا بکند و به هوا بفرستد. قدرت تخریب این گردابها ناشی از اختلاف فشار ناگهانی است که سازهها را متلاشی میکند.
نکته فنی کمتر شنیدهشده در نحوه ایحاد گردبادهای شدید، نقش جریانهای برشی باد در ارتفاعات مختلف است. وقتی سرعت و جهت باد در ارتفاع ۱۰ متری با ارتفاع ۵ هزار متری تفاوت شدیدی داشته باشد، یک لوله افقی چرخنده از هوا ایجاد میشود. سپس جریان صعودی هوای گرم این لوله افقی را میبلعد و آن را عمودی میکند. همین تغییر زاویه ناگهانی، نقطه آغاز یک گردباد ویرانگر روی زمین است. بدون این اختلاف سرعت در ارتفاعات مختلف، هوای گرم فقط بالا میرود و طوفان معمولی میسازد. اخترشناسان مشابه همین مکانیسم را در جو سیاره مشتری و در قالب لکه سرخ بزرگ مشاهده کردهاند که سدههاست میچرخد. این شباهت نشان میدهد قوانین فیزیک شارسان در تمام جهان یکسان عمل میکنند.
از منظر تاریخی، انسانها در گذشته این پدیدههای جوی را خشم خدایان یا موجودات ماورایی میپنداشتند. در سینما نیز فیلمهایی مانند جادوگر شهر از یا اثر معروف گردباد این پدیده طبیعی را به تصویر کشیدهاند. امروزه با پیشرفت هواشناسی و فناوری رادارهای دوپلر، دانشمندان میتوانند چند دقیقه قبل از وقوع گردباد آن را پیشبینی کنند. با این حال، هنوز کنترل یا متوقف کردن این حجم از انرژی برای بشر غیرممکن است. سیاره زمین از این طوفانها برای متعادل کردن دمای قطبها و استوا استفاده میکند. اگر این سامانه انتقال حرارت وجود نداشت، مناطق استوایی بسیار گرمتر و قطبها بسیار سردتر از امروز میشدند.
ساختار مرکز گردباد که به آن چشم طوفان میگویند بسیار عجیب و آرام است. در حالی که در دیواره چشم طوفان مخربترین بادهای اتمسفر با سرعت میچرخند، درست در مرکز آن آسمان صاف و هوا آرام است. این تضاد شدید یکی از زیباترین پدیدههای دینامیک شارسانها در طبیعت به شمار میرود. فشاری که در مرکز طوفان رخ میدهد به قدری پایین است که میتواند باعث برآمدگی سطح دریا تا چند متر شود. این موجهای عظیم پس از رسیدن به ساحل، سیلابهای ویرانگری ایجاد میکنند که اغلب تلفات بیشتری نسبت به خود باد دارند.
فناوریهای مدرن امروزی به ما اجازه میدهند با پهپادهای خاص به داخل چشم طوفان پرواز کنیم و دادههای دقیقی جمعآوری کنیم. سنجش دقیق فشار، رطوبت و دما در نقاط مختلف طوفان به بهبود مدلهای رایانهای کمک میکند. پیشبینی دقیقتر مسیر طوفان جان هزاران نفر را در مناطق ساحلی نجات میدهد. تغییرات اقلیمی و گرم شدن آب اقیانوسها باعث شده شدت این طوفانها در سالهای اخیر افزایش یابد. آب گرمتر به معنای سوخت بیشتر برای طوفان است و این مسئله نگرانیهای زیادی ایجاد کرده است.
شناخت دقیق نحوه شکلگیری این پدیدهها به ما یادآوری میکند که سیاره ما یک سامانه پویا و زنده است. اتمسفر زمین همواره در حال تلاش برای ایجاد تعادل گرمایی میان نقاط مختلف است. رفتار آشوبناک جو زمین نشان میدهد تغییرات کوچک در یک نقطه میتواند پیامدهای بزرگی در جای دیگر داشته باشد. بررسی این فرایندها نه تنها دانش هواشناسی ما را ارتقا میدهد، بلکه درک ما را از جو سایر سیارات منظومه شمسی نیز عمیقتر میکند. طبیعت با تمام قدرت خود همواره ما را شگفتزده میسازد.
با بیش از ۲۰ سال نویسندگی «ترکیبی» مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
مطالب مرتبط
