كيف يتشكل المطر؟ وكيف يسقط على الأرض؟

طقس العرب - بالرغم مما نراه من تبخر للمياه ونقصانها في بعض الأماكن، إلا أن كمية المياه المتوفرة على الأرض ثابتة، وذلك بسبب دورة المياه التي تحول الماء من شكله السائل إلى الشكل الغازي (بخار)، ليعود بعدها إلى الأرض بشكله السائل، حيث تسخن الطاقة الحرارية من الشمس المياه السائلة، فتعطيها طاقة كافية لتفكيك جزيئاتها وتحويلها إلى بخار ماء.

كيف تتشكل السحب

يعتبر بخار الماء من المكونات الأساسية للهواء الموجود في الغلاف الجوي، وكلما كان الهواء أكثر دفئًا، كلما زادت كمية بخار الماء الذي يمكنه حمله، وعندما يرتفع هذا الهواء الدافئ المشبع بالرطوبة (بخار الماء) إلى طبقات الجو العليا يبرد، وعندما يبرد الهواء إلى أقل من درجة الندى، يتكثف حول "نوى التكثيف"، والتي عادة ما تكون جسيمات صغيرة جدًا من الغبار أو الدخان أو حتى الملح العالقة في الهواء.

تشكل قطرات الماء الصغيرة هذه السحب أو الغيوم، وإذا راقبت السحب في السماء، فسترى أنها تتقلص وتتزايد باستمرار استجابة لعملية التبخر والتكثف المتناوبة.

كيف يأتي المطر من السحب؟

عندما يتكثف بخار الماء إلى قطرات صغيرة ويشكل غيومًا قد يصبح مطرًا، لكن إذا كانت قطرات الماء صغيرة جدًا، ستبقيها التيارات الهوائية في طبقات الجو العليا، ولكن مع استمرار هذه القطرات في الارتفاع، مدعومة بارتفاع المزيد من الهواء الدافئ، يصبح لديها طريقتان للعودة إلى الأرض:

• الطريقة الأولى هي أن تصطدم قطرات الماء وتتحد مع القطرات الأخرى، تصبح في النهاية أثقل من قدرة الهواء على حملها، وعند هذه النقطة تسقط على شكل أمطار.

• والطريقة الثانية هي أن يدفع الهواء قطرات الماء للأعلى فترتفع، وعندما ترتفع القطرات بدرجة كافية تتجمد وتتحول إلى بلورات من الجليد، وتجذب المزيد من بخار الماء إليها، فتنمو بسرعة حتى تصبح ثقيلة بدرجة كافية لأن تسقط على شكل ثلوج، أو تذوب وتسقط على شكل أمطار سائلة، حيث تحدد الظروف الجوية الشكل الذي تهطل بها قطرات الماء، ما بين ثلوج، أو بَرَد، أو حبيبات جليد ممزوجة بالمطر، أو قطرات مطر سائل.

الأشكال المختلفة للهطول

يعتمد الشكل الذي يتخذه الهطول عند وصوله إلى الأرض على درجة الحرارة في السحب ودرجة الحرارة على الأرض ودرجة حرارة الهواء بينهما، وهناك أربع أشكال مختلفة للهطول:

• المطر السائل (Rain): يحدث عندما تكون درجة حرارة السحابة ودرجة حرارة الأرض أعلى من درجة التجمد، ويمكن أن تتخذ ثلاثة أشكال، حيث يُعرف باسم المطر (Rain) عندما يبلغ قطر القطرات حوالي 0.5 ملم، وتكون على شكل رذاذ (Drizzle) عندما تكون القطرات أصغر من ذلك، والشكل الثالث هو الفيرجا (Virga) ويحدث عندما تكون القطرات صغيرة جدًا بحيث لا تصل إلى الأرض.

• الثلج (Snow): يحدث عندما تكون درجة الحرارة في السحب والموجودة على الأرض أقل من درجة تجمد الماء، أي أقل من الصفر المئوي، عندها تصبح قطرات الماء المكثفة بلورات جليدية وتسقط على الأرض كثلوج.

• المطر المتجمد (Sleet): يحدث المتجمد عندما تكون درجة الحرارة في السحب أكثر دفئًا من درجة الحرارة على الأرض، فتسقط قطرات الماء كمطر وتتجمد جزئيًا في الطريق، ليصل الهطول إلى الأرض على شكل مزيج من الثلج والماء.

• البَرَد (Hail): أحيانًا ترتفع قطرات الماء إلى طبقة عليا من الهواء المتجمد، فتتصلب إلى حبيبات جليدية بحجم قطرة المطر - أو أكبر - تُعرف باسم البَرَد، والتي تصل إلى الأرض على شكل بَرَد حتى لو كانت درجة حرارة الأرض أعلى من درجة التجمد، حيث يعتبر البَرَد سمة شائعة للعواصف الرعدية الشديدة في فصل الصيف.

كيف يختلف المطر من مكان لآخر؟ 

لا يتأثر شكل المطر بالظروف الجوية فقط مثل درجة حرارة الهواء، ولكن أيضًا بالتشكيلات الأرضية، فمثلاً غالبًا ما تكون الأمطار في المناطق الساحلية الجبلية أكثر من المناطق الساحلية المسطحة، لأنه عندما يرتفع الهواء الرطب القادم من المحيط ليعبر فوق التلال، فإنه يتكثف بدرجة كافية ليتحول إلى أمطار.

ويمكن أن تحدث بعض أكثر الأمطار إثارة عندما تصطدم الجبهات الهوائية، أو كتل من الهواء الدافئ والبارد، وعندما يحدث ذلك، ترتفع كتلة الهواء الدافئ والرطب لأعلى فوق هواء الجبهة الباردة، ومع ارتفاع كل هذا الهواء الدافئ، يبرد بدرجة كافية حتى يتكثف بخار الماء ويسقط على شكل أمطار غزيرة، كما تتشكل العواصف الرعدية الصيفية بنفس الآلية عند توفر الظروف المناسبة.