آبشارها چگونه یخ می‎زنند؟

آبشارها چگونه یخ می‎زنند؟

یکی از دیدنی‏‌ترین چشم‌‏اندازهای طبیعت، آبشارهای بلند و عظیمی است که از دل سنگ‌‏ها و صخره‌‏ها راه خودش را پیدا کرده و از ارتفاعی قابل توجه با جوش و خروش پایین می‎‌ریزد. تصویر آرامش‏‌بخش و در عین حال هیجان انگیز قطره‌‏های آب که درحین سقوط و برخورد با سنگ‎‌ها، فضایی مه آلود و با طراوات ایجاد می‌‏کنند.

اگر اهل سفر به طبیعت در فصل زمستان باشید، احتمالا آبشارها بیشتر از همیشه توجه‌‎تان را جلب کرده‌‎اند. به نظر شما آبشارهای که در آن‎ها، آب با سرعت و شدت از ارتفاعی بلند به سطح زمین برخورد می‏‌کنند در فصل‏‌های سرد به چه شکلی در می‌‏آیند؟ مثل همیشه خروشان و تماشایی باقی می‏‌مانند و یا منجمد می‏‌شوند و یخ می‌‏زنند؟ در این مطلب قصد داریم سری بزنیم به دنیای شگفت‌‏انگیز آبشارها و راز یخ بستن آن‌ها را با هم مرور کنیم.

Image result for ایگواسو

بزرگترین آبشارهای دنیا کدام‌‏ها هستند؟

قبل از هرچیز بیایید نگاهی به مرتفع‌ترین و پهناورترین آبشارهای کره زمین بیندازیم و ببینیم چه ابعادی دارند. برخلاف تصور اغلب ما که نیاگارا را بزرگ‎ترین آبشار دنیا می‌‏دانیم، آبشارها از دیدگاه‎‏‌های مختلف طبقه‎‌بندی می‎‌شوند و گاهی به اشتباه بلندترین را به جای بزرگ‎ترین به کار می‌‏بریم در حالی که آن‌ها از نظر پهناور بودن، ارتفاع و میزان حجم آب تقسیم‎‌بندی‏‌های متفاوتی دارند.

مثلا «ایگواسو» که از ۲۷۵ آبشار، چشمه و تنداب مختلف تشکیل شده، یکی از آبشارهای غول‏‌پیکر و عریض دنیاست. ایگواسو نعلی شکل با عرضی حدود ۳ کیلومتر و ارتفاع بین ۳۰ تا ۸۰ متر در مرز بین برزیل و آرژانین قرار گرفته است. آبشار بعدی «ویکتوریا» است که در میان کشورهای زامبیا و زیمبابوه واقع شده و ۱۷۰۸ متر عرض و ۱۰۸ متر هم ارتفاع دارد که در واقع در بین آبشارها هم از نظر پهنا و هم ارتفاع جایگاه ویژه‌‏ای دارد.

در نهایت می‏‌رسیم به آبشار «نیاگارا» که در مرز کانادا و آمریکاست و شاید مشهورترین آبشار دنیا هم به حساب بیاید. نیاگارا از سه آبشار مجزا تشکیل شده که بلندترین آنها حدود ۵۳ متر ارتفاع دارد. تصویری که از نیاگارای پر جوش و خروش در ذهن همه وجود دارد با آنچه در زمستان‏‌های خیلی سرد در نیاگارا رخ می‌‏دهد بسیار متفاوت است. سازندهای یخی که در اطراف این آبشار شکل می‌‏گیرد، یکی از جاذبه‌‏های توریستی نیاگارا در فصل‌‏های بسیار سرد است.

آن طور که منابع علمی می‏‌گویند فقط در طول یک زمستان ۸۵ میلیون لیتر آب در هر دقیقه از بالای آبشار به سمت پایین سقوط می‏‌کند، با این وجود به نظر شما ممکن است چنین آبشار عظیم و پویایی کاملا یخ بزند؟ مگر چیزی جز حرکت و سرعت لازم است تا این آب خروشان و سرکش در مقابل انجماد مقاومت کند؟

جاری یا ساکن، مسئله این است

دانشمندان معتقدند منجمد کردنِ آبِ در حال حرکت که سرعت زیادی هم دارد، حتی اگر دمایش زیر صفر باشد بسیار سخت است. واقعیت این است که شاید آبشارهای عظیمی مثل نیاگارا و ویکتوریا و ایگواسو به این راحتی‌‏ها یخ نبدند و ما هیچ وقت شاهد انجماد سرتاسری این آب‌های خروشان نباشیم؛ اما روزهایی وجود دارد که پایین بودن دمای هوا باعث می‏شود قطره‏‌های آبی که در حال سقوطند به اطراف پاشیده شوند و اشکال یخی جذابی را روی سنگ‌‏ها و درخت‏‌های آن حوالی به وجود بیاورند.

در این حالت ممکن است آب‏‌هایی که از روی تکه سنگ‏‌های کوچک‎تر اطراف آبشارهای اصلی جریان پیدا کردند به دلیل سرعت کمترشان راحت‎‌تر منجمد شوند و چیزی شبیه استالاگتیت‏‌هایی که از صخره‌‏های آویزان شده‌‏اند و استالاگمیت‎‌هایی که از پایین به سمت بالا نقش بسته‌‏اند را به وجود آورند.

یک آبشار چه روندی را برای یخ زدن طی می‏کند؟

در یک صبح سرد در ژانویه ۲۰۱۸، استاد فیزیک «مایکل جی روئیز» و محقق مستقل «چارلز کرانفورد» تصمیم گرفتند برای سردرآوردن از ماجرای یخ بستن آبشارها به نزدیکی یک آبشار ۲۰ متری در کارولینای شمالی بروند و چند ساعتی از آن‌ها فیلم‎برداری کنند. آبشاری که سوژه آن‌ها بود بیشتر بخش‌‏هایش یخ زده بود.

آن‌ها دیدند که قطره‌‎های آبی روی یخ‌‎ها وجود داشت اما منجمد نشده بود ولی به شدت سرد بود و حدودا صفر درجه سانتی‏‌گراد دما داشت. نکته جالب این بود که همان روز در خارج از منطقه آبشار، دما تا ۱۵ درجه سانتی‏‌گراد زیر صفر هم رسیده بود اما هم چنان قطره‌‏های آب صفر درجه به شکل مایع باقی مانده بودند.

در این ماجراجویی آن‏ها توانستند یک فیلم شگفت‌‏انگیز از لحظه یخ بستن جریان آب بسیار سرد یا همان آب صفر درجه سانتی‏‌گراد را در آبشار کارولینا ضبط کنند. لحظاتی که آب به مجموعه متلاطم بلورهای ریز و سوزنی شکلی که دمای زیر صفر داشتند می‏‌پیوندد و کم‌کم منجمد می‌‏شود و طوری به نظر می‌‏رسد که انگار این حالت به بقیه قسمت‏‌های آب هم تسری پیدا کرده و به آرامی پیش‎روی می‏‌کند.

حالا تصور کنید چنین تکه‌‏های یخی به دیواره سنگ‌‏ها و یا درختان اطراف بچسبد، این طوری می‏‌تواند به سکویی برای جمع شدن قطرات بیشتر آب و انجماد هرچه سریع‌‏تر آن‏ها منجر شود. به شرطی که دما در سنگ‏‌ها و صخره‎‌ها پایین بماند آن‎ها می‎‌توانند به یخچال‏‌های بزرگی در بین سنگ‌‎ها و آب‎‌ها تبدیل شده و گسترش پیدا کنند.

وقتی آبشارهای یخ‏زده مرگبار میشوند

گرچه این ستون‌‎های یخی زیبا که در اثر یخ بستن بخش‌‎های مختلف آبشار به شدت چشم‌‏نواز و سحرانگیز هستند اما هرچند وقت یک بار روی خشن خودشان را هم نشان‎‌مان می‏‌دهند، مثلا در دی ماه امسال (۱۳۹۹) تعدادی گردشگر که برای بازدید از آبشار «ویلیوچینسکی» روسیه به آن منطقه سفر کرده بودند به دلیل ریزش کوه یخ تشکیل شده در قسمت آبشار، جان خود را از دست دادند.

جالب اینجا بود که این آبشار ۴۰ متری به طور کامل یخ زده و به شکل ستون‎‌های نوک‏ تیزی در آمده بود که هم سنگین بودند و هم بسیار محکم و خطرناک.

سرعت و جریان بیشتر، احتمال یخ‌زدگی کمتر

عامل دیگری که می‌‏تواند به انجماد سریع‌‏تر و کامل‌‏تر آبشارها کمک کند، وزش باد بسیار سرد است. جابه‏‌جایی جریان هوای سرد می‌‏تواند فرآیند شکل‏‌گیری بلورهای سوزنی شکل و گسترش آن‏ها در آب مایع را سریع‏‌تر کند و در نتیجه آب زودتر به شکل جامد در بیاید.

در نهایت آنچه برای دانشمندان واضح است این است که هرچه منبع آب بزرگ‎تر باشد و آب درون آن با سرعت بیشتری جریان پیدا کند، احتمال یخ‌‏زدگی آن کمتر می‌‏شود و این می‌‏تواند هم درباره آبشارها و هم درباره رودخانه‌‎ها و نهرها صادق باشد.

به همین خاطر هم هست که می‏‌گویند آبشار نیاگارا هرگز به طور کامل یخ نمی‏‌زند چون حجم آب و سرعت جریانش بسیار زیاد است. از طرفی خود جریان آب همواره آب گرم‏تر و سردتر را جابه‌‎جا کرده و در واقع به شکل یک هم‏زن قوی عمل می‎‌کند این ماجرا باعث می‏‌شود آبی که دمای سردتر دارد در ارتباط با آب با دمای بیشتر قرار گرفته و در مقابل انجماد مقاومت کند.

داستان برای اقیانوس‌‎ها چه‌‎طور است؟

تا این‎جا درباره رودها و آبشارها حرف زدیم اما به نظر شما اقیانوس‌‏ها در دمای خیلی پایین چه اتفاقی برای‎شان می‌‏افتد؟ آیا آن‏‌ها هم مثل آبشارهای غول پیکر به این راحتی‌‏ها یخ نمی‌‏زنند و یا قضیه درباره آن‎‌ها متفاوت است؟

عوامل زیادی درباره انجماد این منابع عظیم آب در روی کره زمین دخیل است اما برای این‎که رمز و راز یکی از این ساز‎و‏کارها را بهتر درک کنیم کافی است دو لیوان را پر از آب کنیم و درون یکی نمک بریزیم و هردو را در فریزر بگذاریم. بعد از چند ساعت می‌‎بینیم لیوان آبی که نمک داشته یخ نزده و لیوان آب بدون نمک کاملا منجمد شده ‎است.آب نمک خیلی دیرتر از آب شیرین منجمد می‌‎شود چون نمک شبیه یک ناخالصی عمل می‎‌کند و باعث می‌‏شود آب در دمای خیلی پایین‏‌تری یخ ببندد.

این یکی از کلک‎‌های اقیانوس است که باعث می‌شود در طول زمستان و حتی در دماهای خیلی پایین باز هم یخ نبندد اما این دلیل به تنهایی کافی نیست. برای آن‎که اقیانوس‎‌هایی به این عظمت دربرابر یخ بندان‎‌های شدید و سرما مقاومت کنند چند ترفند دیگر هم وجود دارد. حجم آب درون اقیانوس‌‎ها بسیار زیاد است، جریان آب مدام در سفر است، از نواحی‎ گرم نزدیک آتشفشان‎‌های زیرزمینی می‎‌گذرد و به قسمت‎‌های سردتر می‌‎رسد و دوباره جریان می‌‏یابد و این موضوع باعث می‏‌شود آب‎‌های سرد و گرم مدام با هم ترکیب شوند و یخ نزنند.

ویجیاتو

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

Digiato

رمزتان را گم کرده‌اید؟

Digiato