ظواهر حالة الطقس التي تتعلّق بدورة الماء

دورة الماء ومنظومات حالة الطقس- خلفية علمية

دورة الماء

 ينتج الماء في الطبيعة في عملية دورية. نبدأ بوصف دورة الماء بتبخّر الماء من المحيطات ومن البحيرات ومن الأنهار ومن كلّ جسم آخر يحوي ماءً. يصعد البخار إلى الغلاف الغازي ويتحرّك فيه. خلال صعوده، يبرد البخار ويتكاثف ويتحوّل إلى غيوم. تحدث في قسم من الغيوم عمليات تكبر فيها قطرات الماء حتّى تصبح ثقيلة بما فيه الكفاية، وعندها يسقط الماء إلى سطح الكرة الأرضية على شكل رواسب: مطر وثلج وبَرَد، وكذلك ندى وصقيع. يهطل قسم من الرواسب مباشرة إلى المحيطات وإلى المجمّعات المائية؛ وقسم يجري جريانًا علويًا أو يتغلغل إلى المياه الجوفية- تصل هذه المياه في نهاية الأمر إلى المحيطات وإلى المجمّعات المائية؛ وقسم منها يصل إلى سطح الأرض وينطلق إلى الغلاف الغازي في عمليات النتح من النباتات. يتبخّر الماء من المجمّعات المائية ومن المحيطات وهكذا دواليك...

خلال حركته الدورية، يغيّر الماء حالته، وينتقل بين المنظومات المختلفة للكرة الأرضية: الغلاف الغازي (الغلاف الهوائي) والهيدروسفيرا (الغلاف المائي) والجيوسفيرا (الغلاف الصخري) والبيوسفيرا (الغلاف الاحيائي- أبناء البشر والحيوانات والنباتات).

  

حالات الماء في الطبيعة

يتواجد الماء في الطبيعة في ثلاث حالات: غاز وسائل وصلب. بخار الماء غير المرئي الموجود في التروبوسفيرا (الطبقة الانقلابية) هو في الحالة الغازية، وقطرات الماء الموجودة في الغيوم وفي الأمطار، والماء الموجود في المحيطات وفي الأنهار وفي المياه الجوفية هو في الحالة السائلة، والثلج والبَرَد هما ماء في الحالة الصلبة.

خلال حركته الدورية، ينتقل الماء بتتابع من حالة معيّنة إلى حالة أخرى. أشكال الانتقال هي: التبخّر- من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، الذوبان= الانصهار- من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، التسامي- انتقال مباشر من الثلج إلى بخار الماء. تتعلّق أشكال الانتقال هذه بارتفاع درجة حرارة المادّة. أشكال الانتقال التي تتعلّق بانخفاض درجة حرارة المادّة هي: التكاثف- من بخار الماء إلى الماء، التجمّد- من الماء إلى الثلج، الترسيب- مباشرة من بخار الماء إلى الثلج.

توافر الماء

في تاريخ الكرة الأرضية وفي التاريخ البشري، يبدو أنّ توافر الماء حدّد بمدى كبير تطوّر الحياة والثقافة على سطحها. صحيح أنّ الكرة الأرضية تسمّى الكوكب السيّار الأزرق، بسبب المحيطات التي على سطحه، التي تحتلّ ثلثَي مساحته تقريبًا، لكنّ معظم المياه على سطح الكرة الأرضية (%97.5) هي مياه مالحة. %2.5 فقط من المياه هي مياه عذبة، ومعظمها أيضًا ليس متوافرًا للاستعمال (للشرب وللريّ)، لأنّها موجودة في الكتل الجليدية وفي الجوّ وفي الأرض، على شكل مياه جوفية، واستخراجها غير ممكن أو يكلّف أموالاً طائلة. %0.75 فقط من المياه في العالم هي مياه نظيفة متوافرة للاستعمال. يتطرّق المصطلح مياه متوافرة إلى "المياه العذبة" الصالحة للشرب بدون بذل جهود تكنولوجية غنيّة بالموارد الاقتصادية.

ظواهر حالة الطقس التي تتعلّق بدورة الماء

الغيوم

تحمل الغيوم وتنقل كمّيات كبيرة من الماء من مكان إلى آخر، وبذلك تشترك في دورة الماء في الطبيعة. الغيمة هي مجمّع من قطرات الماء الصغيرة (وفي الغيوم العالية جدًّا- بلّورات جليدية) تحوم في الجوّ ولا يمكن مشاهدتها بدون أجهزة خاصّة. هناك شرطان ضروريان لتكوّن الغيوم: الرطوبة ونوى التكاثف.

1.      رطوبة الهواء

يتطرّق المصطلح رطوبة الهواء إلى بخار الماء (غاز شفّاف وعديم اللون) الموجود في الهواء. من المعتاد التعبير عن رطوبة الهواء بثلاثة أشكال: رطوبة مطلقة ورطوبة مشبعة ورطوبة نسبية.

الرطوبة المطلقة هي كمّية بخار الماء في الهواء أثناء القياس. من المعتاد التعبير عنها بواسطة عدد غرامات بخار الماء في

1 متر مكعّب من الهواء. الهواء الجافّ تمامًا لا يحوي بخار ماء، والهواء الرطب يمكنه أن يحوي بخار ماء حتّى %4 من حجمه تقريبًا.

تتعلّق الرطوبة المطلقة للهواء بمدى القرب من مصادر المياه كالمحيطات أو البحيرات (التي يتبخّر الماء منها) وبكمّية النباتات في المنطقة (لأنّ النباتات تُطلِق بخار الماء إلى الهواء في عملية النتح). هناك علاقة بين درجة حرارة الهواء وكمّية بخار الماء الموجودة في الكتلة الهوائية: يمكن أن يحوي الهواء الدافئ كمّية بخار ماء أكبر من تلك التي يحويها الهواء البارد. كمّية بخار الماء القصوى التي يمكن أن يحويها الهواء في درجة حرارة معيّنة تسمّى رطوبة مشبعة.

يعرض الراصدون الجوّيون في نشرات حالة الطقس الرطوبة النسبية التي في الهواء التي تُقاس بالنسب المئوية. دلالتها: كمّية بخار الماء التي يحويها الهواء في لحظة القياس، من الرطوبة القصوى التي يمكن أن يحويها في درجة حرارة معيّنة. عندما تكون الرطوبة النسبية أكثر من %100 فإنّها تتعدّى نقطة الإشباع (= نقطة الندى). في هذه الحالة لا يمكن أن يحوي الهواء كمّية إضافية من بخار الماء، وقسم من بخار الماء يتكاثف ويتحوّل إلى سائل على شكل قطرات صغيرة جدًّا. 

2.      نوى التكاثف

نوى التكاثف هي جسيمات مجهرية صلبة تحوم في الهواء كالغبار الذي ينطلق من الأرض والسناج الذي ينطلق من مداخن المصانع ومن عوادم السيّارات وبلّورات الملح التي تنطلق من أمواج البحار وغيرها. عندما تكون الرطوبة عالية بمدى كافٍ، يتكاثف بخار الماء ويتحوّل إلى قطرات حول نوى التكاثف. تتكوّن الغيوم غالبًا عندما تصعد كتلة هوائية إلى الأعلى وتبرد تدريجيًا وتصل إلى الإشباع، وعندئذ يبدأ بخار الماء الذي داخلها بالتكاثف إلى قطرات صغيرة تتجمّع معًا وتكوّن غيومًا.

أسباب صعود الهواء متنوّعة: (أ) ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض والهواء الذي فوقه بتأثير طاقة الشمس. يؤدّي هذا الارتفاع في درجة الحرارة إلى تمدّد جسيمات الهواء وإلى انخفاض في كثافته، وعندما يكون أخفّ من الهواء الذي في بيئته يصعد باتّجاه الأعلى؛ (ب) اصطدام الرياح بسلسلة الجبال تضطرّ الكتلة الهوائية إلى الصعود؛ (ت) تجمّع الهواء داخل منخفض جوّي- الهواء الموجود داخل المنخفض الجوّي يُدفَع باتّجاه الأعلى (انظروا الفصل السابق عن منظومات الضغط).

أنواع الغيوم

للغيوم أشكال كثيرة ومتنوّعة تتكوّن وتتغيّر طوال الوقت. شكل الغيمة هو نتيجة لشروط حالة الطقس المختلفة. عندما نصنّف الغيوم حسب أشكالها، نحصل على ثلاث مجموعات أساسية للغيوم: الغيوم الركامية (كومولوس) والغيوم الطبقية (ستراتوس) وغيوم السمحاق (سيروس).

الغيوم الركامية (كومولوس): تتكوّن عندما تكون في الغلاف الغازي حركة هواء قوّية باتّجاه الأعلى، في مناطق مساحتها صغيرة نسبيًا، مثلاً عندما تكون حالة جبهة باردة في منخفض جوّي (انظروا لاحقًا شرحًا عن الجبهة الباردة). سُمك الغيمة الركامية من أساسها وحتّى قمّتها، يمكن أن يصل إلى عدّة كيلومترات.

الغيوم الطبقية (ستراتوس): تتكوّن عندما تصعد كتلة هوائية وتبرد باعتدال في مناطق مساحتها كبيرة، مثلاً في الانتقال من الجبهة الدافئة في المنخفض الجوّي (انظروا لاحقًا شرحًا عن الجبهة الدافئة). للغيوم الطبقية شكل مسطّح ويمكن أحيانًا أن نلاحظ فيها مبنًى طبقيًا. تمتدّ هذه الغيوم على مساحات هائلة ومتواصلة، ويصعب التمييز بين الغيمة والأخرى.

غيوم السمحاق (سيروس): وهي غيوم عالية مكوّنة فقط من بلّورات ثلجية. تتواجد عادةً بين 5 وَ 12 كلم فوق سطح الأرض. تتكوّن البلّورات أحيانًا في أعقاب انتقال مباشر من بخار الماء إلى الجليد (="ترسيب") على سطح بادرات تجمّد موجودة في الهواء.

تسقط الرواسب من الغيوم الركامية أو من الغيوم الطبقية. عندما تمطر الغيمة، نضيف إلى اسمها "نيمبو" أو "مزن". بهذه الطريقة نسمّى غيمة الستراتوس التي تمطر "نيمبوستراتوس" أو "غيمة المزن الطبقية"، وغيمة الكومولوس التي تمطر: "كومولونيمبوس" أو "غيمة المزن الركامية  (= غيمة عاصفة).

تهطل معظم الأمطار في البلاد من غيوم المزن الركامية. أمطار الجبهة الدافئة (التي تهطل من غيوم المزن الطبقية)، تميّز أوروبا بمدى أكبر.

رسم توضيحي لأشكال الغيوم: انتبهوا أنّه عدا التصنيف حسب شكل الغيوم وهطول الرواسب أو عدم هطولها، يصنّفون الغيوم أيضًا حسب ارتفاعها: يضيفون إلى الغيمة العالية المقدّمة "سيرو" وإلى الغيمة المتوسّطة الارتفاع المقدّمة "ألتو".

 الضباب- غيوم طبقية على سطح الأرض

تتكوّن الغيوم أحيانًا قريبًا من سطح الأرض حتّى بدون صعود الهواء. الغيمة التي يمسّ أساسها سطح الأرض هي ضباب. يمكن أن يتكوّن الضباب في حالات طقس مختلفة تتعلّق بتكاثف الهواء على سطح الأرض. الضباب يقيّد الرؤية، وبسبب ذلك يمكنه أن يشوّش نشاط الإنسان. يؤدّي الضباب في حالات كثيرة إلى عرقلة في حركة المركبات على الطرقات، وإلى تشويشات في إقلاع الطائرات وهبوطها، أو إلى تعريض وسائل النقل البحرية للخطر.

العواصف والرعد والبرق

تتطوّر العواصف والرعد والبرق داخل غيوم المزن الركامية التي تعتبر غيومًا عاصفةً. هذه الغيوم سميكة ومتطوّرة، وتمتدّ من ارتفاعات منخفضة، التي تسود فيها درجات حرارة أعلى من 0° ، وحتّى ارتفاعات عالية تسود فيها درجات حرارة منخفضة جدًّا، تحت 0°. تتكوّن في الغيوم العاصفة تراكمات قطرات ماء في قسمها السفلي وتتكوّن بلّورات ثلجية في قسمها العلوي. اللقاء بين كمّيات كبيرة من البلّورات الثلجية وقطرات الماء والرياح الصاعدة القوّية، يؤدّي إلى تكوّن شحنة كهربائية داخل الغيمة. تتراكم الشحنة وتكوّن مبنًى يشبه بطارية كهربائية ذات قطبين- قطب موجب وقطب سالب. كلّما تطوّرت الغيمة ازدادت شدّة الحقل الكهربائي داخلها، حتّى اللحظة التي تتكوّن فيها شرارة كهربائية قوّية. هذا هو البرق. معظم البرق هو نتيجة لتحليل كهربائي داخل الغيمة، لكنّ قسمًا منه يصيب الأرض ويكوّن تيّارًا كهربائيًا شدّته كبيرة. الهواء الذي حول مسار التيّار الكهربائي للبرق يسخن حتّى درجة حرارة oC30,000، ويتمدّد بحركة سريعة تكوّن أمواجًا صوتية، وهذا هو الرعد (الموجة الصوتية للرعد تشبه الدويّ الفوق صوتي للطائرات الذي يخترق سرعة الصوت). يصلنا صوت الرعد بعد ومضة البرق، لأنّ سرعة الصوت (330 متر في الثانية) أقلّ من سرعة الضوء (300,000 كم في الثانية). يمكن أن نعرف مدى قرب العاصفة البرقية والرعدية منّا بواسطة حساب بسيط: يجب قياس فرق الزمن بالثواني بين ظهور ضوء البرق وسماع صوت الرعد. نضرب عدد الثواني في 330 (سرعة الأمواج الصوتية)، ونحصل على بُعد العاصفة عنّا بالأمتار.

يمكن أن تكون العواصف البرقية قاتلة. يمكنها أن تصيب المنشآت الصناعية والأجهزة الكهربائية، ويمكنها أن تؤدّي إلى الحرائق وحتّى إلى إصابة الحيوانات وأبناء البشر. 

الرواسب

تتكوّن الرواسب عندما تكبر قطرات الماء والبلّورات الثلجية التي تركِّب الغيوم بمدى كافٍ بحيث يمكنها التغلّب على الرياح العمودية التي تصعد داخل الغيمة، وعندئذ تسقط القطرات والبلّورات الثلجية نحو الأسفل. حسب درجة الحرارة وشدّة التيّارات العمودية في الغيمة، يتكوّن المطر أو الثلج أو البَرَد.

المطر- تكبر القطرات التي في الغيمة وتتحوّل إلى قطرات مطر أكبر بمليون ضعف من القطرات الصغيرة في الغيمة. المطر القوّي الذي يهطل خلال فترة زمنية قصيرة في الغيوم الركامية التي تحدث فيها حركات صاعدة وهابطة للهواء: تتصادم القطرات وتتكتّل فيما بينها إلى أن تصبح ثقيلة وتسقط إلى سطح الأرض. هذا هو نوع المطر الأكثر انتشارًا في الشتاء الإسرائيلي (المطر الذي يميّز "الجبهة الباردة"). بخلافه، المطر المتواصل والضعيف الذي قطراته صغيرة، يتكوّن في الغيوم الطبقية من خلال تكاثف بخار الماء حول القطرات، إلى أن تكبر بمدى كافٍ وتسقط إلى الأسفل. هذا المطر يميّز أوروبا ويسمّى "المطر الإنجليزي" (المطر الذي يميّز "الجبهة الدافئة").

الثلج والبَرَد- بخلاف المطر السائلي، يظهر الثلج والبَرَد في الحالة الصلبة.

يتكوّن الثلج في الغيمة في عملية ترسيب، يتجمّد فيها بخار الماء مباشرةً إلى بلّورات ثلجية. يحدث هذا الأمر في الغيوم العالية التي درجة حرارتها منخفضة جدًّا، والبلّورات الثلجية التي داخلها كبيرة وثقيلة بمدى كافٍ لتستطيع السقوط من الغيمة. في رحلتها الطويلة من الغيمة إلى الأرض تبقى البلّورات الثلجية على شكل فتات ثلج فقط بشرط أن تكون درجة حرارة الهواء على امتداد الطريق أقلّ من 0°. إذا كانت درجة الحرارة أعلى من 0° يتحوّل الجليد إلى ماء مرّة أخرى، وبدلاً من الثلج ينتج مطر مخلوط بالثلج أو مطر فقط. في عملية تكوّن الثلج تكبر البلّورات بصورة منتظمة وتكوّن أشكالاً متنوّعة. وتشمل فراغات هوائية كثيرة، ولذلك تكون البلّورات الثلجية أخفّ من قطرات المطر أو كرات البَرَد.

يتكوّن البَرَد في الغيوم الركامية المتطوّرة التي تتصاعد وتهبط التيّارات الهوائية فيها. تصعد قطرات المطر وتهبط مرّات كثيرة مع التيّارات التي داخل الغيمة، وخلال ذلك تتجمّد وتكبر- في كلّ صعود يتكوّن غلاف آخر من الجليد حولها (شكل تكوّن يُكسبها مبنًى يشبه مبنى البصلة). عندما يكون وزنها ثقيلاً بمدى يكفيها للتغلّب على التيّار الهوائي الصاعد في الغيمة، تبدأ في السقوط إلى الأرض. عندما تتكوّن "كرات البَرَد" داخل الغيمة العاصفة، تصعد وتهبط عادةً عدّة مرّات، وبهذه الطريقة يمكنها أن تصل إلى حجم يصل إلى عدّة سنتمترات (حتّى حجم كرات الغولف). في الحالات التي يسقط فيها البَرَد بشدّة عالية وتكون كراته كبيرة، فإنّه يلحق أضرارًا بالمزروعات وبالمباني وبالمركبات.

الندى والصقيع

الندى هو ظاهرة تتكوّن فيها قطرات ماء على الأجسام الباردة. يزداد انتشار هذه الظاهرة عندما تكون الرطوبة عالية ودرجة الحرارة منخفضة والسماء صافية. يتكوّن الندى في ساعات الصباح قبل شروق الشمس عندما يتكاثف بخار الماء على سطح الأجسام الأبرد من بيئتها (زجاج السيّارات والعشب الأخضر وغير ذلك) ويتحوّل إلى قطرات ماء. الصقيع هو طبقة دقيقة من الجليد التي تتكوّن على سطح الأجسام الأبرد من بيئتها. يتكوّن الصقيع نتيجة ترسّب بخار الماء مباشرةً إلى جليد في الليالي الباردة جدًّا، عندما تهبط درجة حرارة سطح الأرض إلى ما تحت 0oC. في أحيان كثيرة يُلحق الصقيع أضرارًا بالزراعة ويصيب الأبقار والخضروات بشكل خاصّ.

تأثير الإنسان على الغيوم والرواسب

تطرّقنا حتّى الآن إلى الغيوم والرواسب التي تتكوّن في دورة الماء الطبيعية بدون تأثير الإنسان. مع التطوّر التكنولوجي، يتدخّل الإنسان في النشاط الطبيعي ويؤثّر على الغيوم والرواسب بطريقة إيجابية (كزيادة كمّيات الأمطار بطريقة زرع الغيوم) وكذلك بطريقة سلبية (كإنتاج موادّ تؤدّي إلى هطول المطر الحامضي).

التطوّر التكنولوجي وفهم العمليات التي تكوّن الرواسب داخل الغيوم المختلفة أتاحت للعلماء تطوير طرق لزيادة الأمطار بواسطة "زرع الغيوم": بهذه الطريقة ينثرون ("يزرعون") داخل الغيوم الملائمة جسيمات من مادّة تُستعمل نوًى تكاثفية أو نوى تجمّد. تحفّز هذه النوى تكتّل قطرات الماء حولها إلى أن تنفصل عن الغيمة وتسقط على شكل أمطار. الطريقة المقبولة في إسرائيل هي نثر مادّة "يوديد الفضّة" (التي تُستعمل نوى تجمّد) بواسطة طائرات تدخل إلى الغيمة.

من الجدير ذكره أنّ زرع الغيوم ناجع في زيادة كمّية المطر فقط في الغيوم المتطوّرة التي تحمل الرواسب وفقط في مناطق معيّنة. تشير التقديرات أنّه في شمالي البلاد، على سبيل المثال، ازدادت كمّية الأمطار بنسبة %12- %18، لكن هناك جدل بين العلماء إذا كانت هذه الطريقة ناجعة في مناطق أخرى.

في دول مختلفة تعاني من كثرة الضباب الذي يشكّل خطرًا على إقلاع وهبوط الطائرات في المطارات وكذلك على حركة السير في الشوارع، يستعملون يوديد الفضّة من أجل تبديد الضباب. هذه المادّة تحوّل القطرات الصغيرة التي في الضباب إلى بلّورات ثلجية كبيرة تتساقط إلى الأرض وتبدّد الضباب بسرعة، وبذلك تتحسّن الرؤية.

المطر الحامضي هو مطر قطراته تذوب في الأساس في أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين التي تتحوّل إلى حامضية. مصدر الأكاسيد هو من انطلاق الموادّ السامّة من المصانع ومن وسائل النقل. تدخل هذه الأكاسيد إلى الغيمة وتغيّر تركيبة قطرات الماء والبلّورات الثلجية التي فيها. من الواضح أنّ مثل هذه الأمطار تنتشر في الأساس في المناطق التي تعاني من تلوّث هواء كبير بشكل خاصّ (المناطق القريبة من المناطق الصناعية). يسبّب المطر الحامضي أضرارًا للنباتات وللمحاصيل الزراعية وللحيوانات وللمباني. من الجدير ذكره أنّه لكون الغلاف الغازي بلا حدود، فإنّ التلوّث الذي ينطلق من مصدر في دولة معيّنة يمكنه أن يؤدّي إلى هطول مطر حامضي على حقول في دولة أخرى. هذه هو السبب الذي يدعو حكومات الدول المتطوّرة إلى اتّخاذ خطوات لتقليص ظاهرة المطر الحامضي من خلال تحديد مواصفات وتطبيق قوانين جودة البيئة (مثلاً الحرص على وضع مصافٍ في مداخن المصانع، استعمال وقود خالٍ من الكبريت في السيّارات)، وبالفعل، في أماكن كثيرة في العالم، التي عانت من المطر الحامضي، نلاحظ تحسّنًا في السنوات الأخيرة. ظاهرة المطر الحامضي في إسرائيل ليست منتشرة.

تطرّقنا حتّى الآن إلى تغيّر حالات الماء في الطبيعة التي تؤدّي إلى ظواهر حالة الطقس التي تتعلّق بالتكاثف والتبخّر والتجمّد والترسيب.

 

حالات الطقس التي تؤدّي إلى عدم راحة للإنسان

هناك ثلاث حالات للطقس منتشرة للغاية في البلاد يمكنها أن تؤدّي إلى عدم الراحة للإنسان: الصقيع والحرّ الشديد ووطأة الحر. تتكوّن هذه الحالات الثلاث من دمج خاصّ بين درجة الحرارة والرطوبة.

الصقيع: حالة تكون فيها درجة الحرارة بالقرب من سطح الأرض 0° أو أقلّ. في هذه الحالة يتجمّد بخار الماء الذي في الهواء ويتكوّن صقيع على الأجسام الباردة. تحدث هذه الظاهرة أساسًا في الليالي الباردة والصافية التي لا تهبّ فيها رياح، عندما ينتقل الهواء البارد والثقيل من الأماكن العالية إلى المنخفضة ويتجمّع فيها. المناطق الحسّاسة في بلادنا هي السهول الداخلية والبعيدة عن البحر الذي يؤدّي إلى اعتدال درجات الحرارة. يصيب الصقيع المزروعات/ ولذلك يزرعون المزروعات الحسّاسة للبرد في الأساس في المناطق غير المعرّضة للصقيع (كالحمضيات والموز وأبوكادو). بدأوا في السنوات الأخيرة باستخدام المصطلح "وطأة البرودة" الذي يتركّب من دمج بين درجة الحرارة المنخفضة وسرعة الرياح العالية، لأنّ الريح التي شدّتها عالية تزيد من الإحساس بالبرد. يكون وطأة البرودة عاليًا عندما تكون درجة الحرارة أقلّ والريح أقوى.

الحرّ الشديد: دمج من درجات الحرارة العالية بشكل خاصّ والرطوبة النسبية المنخفضة بشكل خاصّ، والتي يرافقها في أحيان كثيرة غبار وريح شرقية حارّة (خماسينية). الحرّ الشديد أكثر شيوعًا في الأساس في الفصلين الانتقاليين (الخريف والربيع).

وطأة الحر: مقياس لمستوى عدم الارتياح الذي نشعر به في حالة طقس معيّنة. المعطيات التي تؤخذ بالحسبان عند قياس وطأة الحر هي درجة الحرارة والرطوبة النسبية. يميّزون بين وطأة حر خفيفة ومتوسّطة وعالية. في الصيف في بلادنا يسود عبء حراري عالٍ في السهل الساحلي (درجات الحرارة ليست عالية بشكل خاصّ بسبب القرب من البحر، لكنّ الرطوبة النسبية عالية جدًّا) وكذلك في غور الأردن (الرطوبة النسبية منخفضة، لكنّ درجات الحرارة عالية جدًّا).

من الجدير ذكره أنّه غالبًا ما يرتبط المصطلح بدرجات الحرارة العالية والرطوبة النسبية العالية، بخلاف الحرّ الشديد الذي يرتبط بدرجات الحرارة العالية والرطوبة النسبية المنخفضة.

  

العملية التدريسية

الأهداف الأساسية

الموضوع الفرعي: دورة الماء وظواهر حالة الطقس هو الموضوع الفرعي الثالث في الوحدة التعليمية في وحدة المناخ والغلاف الغازي. لا يشمل هذا الموضوع الفرعي عادةً عمليات معقّدة بشكل خاصّ، لكنّه طويل ويحوي مصطلحات كثيرة ينبغي على الطلاّب أن يتعرّفوا عليها ويفهموا العلاقات الكثيرة التي بينها.

نوصي بتكريس حوالي أربعة دروس لهذا الموضوع، وشمل وسائل إيضاح كثيرة قدر الإمكان (تجدون جزءًا منها في التوجيهات التي بجانب النصّ في هذا الوحدة). في هذا الفصل هناك أهمّية كبيرة للرسوم التوضيحية والعروض الحركية التي تتعلّق بدورة الماء وتوافر الماء وأشكال الغيوم وغير ذلك. كلّ هذه الوسائل تجسّد المضامين جيّدًا. ترافق الفصل أسئلة كثيرة، وجزء منها يشتمل على رسوم توضيحية، وجزء آخر يوجّه إلى مقالات وعروض حركية في الإنترنت. يمكن من خلالها التمرّن على عرض معلومات من أنواع مختلفة وتطوير مهارات معرفية وإيجاد العلاقات بين الظواهر والتفكير تفكيرًا منطقيًا وادّعائيًا. نوصي هنا أيضًا بعدّة تجارب.

الأفكار الرئيسية التي تنعكس في هذا الموضوع الفرعي:

•        تحدث في الغلاف الغازي عمليات فيزيائية وكيميائية تُملي مميّزات المناخ وحالة الطقس على سطح الكرة الأرضية. هذه العمليات معقّدة وحسّاسة للتغيّرات.

•        تحدث في الغلاف الغازي عمليات مناخية دورية قصيرة المدى وطويلة المدى.

•        يتأثّر الإنسان بالمناخ وكذلك يؤثّر عليه ويغيّر العمليات الطبيعية التي تحدث في الغلاف الغازي.

اقتراح عملي لتنظيم التدريس في هذا الفصل الفرعي

فيما يلي توصية لإحدى طرق تدريس هذا الفصل: دورة الماء هي موضوع مركزي في هذا الفصل، ومن المهمّ جدًّا الحرص على أن يفهمه جميع الطلاّب. يجب أن يكون الدرسان الأوّلان شفهيين وترافقهما عروض حركية ووسائل إيضاح مختلفة، وكذلك تمثيل تجارب في الأماكن الملائمة. بعد ذلك يتوزّع الصفّ إلى مجموعات بحيث تأخذ كلّ مجموعة على عاتقها بحث إحدى العمليات أو الظواهر التي ورد شرح عنها في هذا الفصل: دورة الماء، الغيوم، الضباب، البرق والرعد، الرواسب، الصقيع، الحرّ الشديد، العبء الحراري.

تحصل كلّ مجموعة على المهمّة التالية:

1.      تفسير علمي للعملية أو الظاهرة.

2.      عرض العلاقات المتبادلة بين الظاهرة الطبيعية والإنسان (كيف تؤثّر على الإنسان، وهل يمكن أن يؤثّر الإنسان على الظاهرة، وكيف).

القيام بالمهمّة يتمّ في الأساس بوسائل بصرية بدون كلمات كثيرة.

اقتراحات لتجارب

1.      تجربة: إيجاد درجة حرارة نقطة الندى

الأدوات والموادّ: كأس زجاجية، مقياس حرارة، ماء، جليد.

تعليمات إجراء التجربة: املأوا الكأس بالماء. أدخلوا مقياس الحرارة داخل الكأس، وأضيفوا الجليد. اخلطوا الماء حتّى تشاهدوا قطرات ماء على جدران الكأس- تتكوّن هذه القطرات بالطريقة التي يتكوّن بها الندى. إذا كان لديكم شكّ، ارسموا بإصبعكم على الكأس. إذا نجحتم في الرسم، فهذا يعني أنّه يوجد ندى على الكأس. درجة الحرارة التي يبيّنها مقياس الحرارة في اللحظة التي يبدأ فيها الندى في التكوّن، هي نقطة الندى، التي يصل فيها الهواء إلى الإشباع ويتكاثف بخار الماء.

أ‌-       ما هي درجة حرارة الماء عند تكوّن الندى؟

ب‌-     لماذا تكاثف الماء على الكأس؟

ت‌-     فسّروا لماذا تعبّر درجة حرارة الماء عن نقطة الندى (بالتقريب).

  

تمثّل هذه التجربة تكوّن الندى على سطح الأجسام الباردة في الطبيعة. الكأس الزجاجية أبرد من بيئتها، ولذلك عندما برد الماء الذي فيها، تكاثف بخار الماء الذي كان في الهواء الذي في بيئتها وتحوّل إلى ماء (ندى).

تعبّر درجة حرارة الماء عن نقطة الندى (=نقطة الإشباع): في هذه المرحلة، الهواء الذي في الكأس أبرد، لذلك لا يمكنه أن يحمل داخله كمّية بخار الماء التي كانت فيه) لذلك يتكاثف ويتحوّل إلى ندى.

2.      التجربتان اللتان تمثّلان صعود الهواء اللتان اقتُرحتا في الموضوع الفرعي السابق (التجربتان 3-4)، تلائمان هذا الموضوع الفرعي أيضًا.

الصعوبات المتوقّعة

رغم أنّ العمليات المعروضة في هذا الفصل ليست معقّدة بشكل خاصّ، إلاّ أنّ الفصل يتناول عشرات المصطلحات والمضامين الكثيرة التي يجب على الطلاّب ترديدها وفهم العلاقات بينها. الفروق بين المصطلحات دقيقة (على سبيل المثال: كيف يتكوّن المطر- من تيّارات تصعد وتهبط داخل الغيمة أم من القطرات التي تصادمت وتكتّلت؟ كيف يتكوّن الضباب- نتيجة حمل الهواء أم نتيجة برودة إشعاعية؟). بالإضافة إلى ذلك قسم من المصطلحات مجرّدة، وقسم من الظواهر لم يصادفها الطلاّب في حياتهم (على سبيل المثال الصقيع والثلج هما ظاهرتان نادرتان في بعض أنحاء البلاد).

حلول ممكنة

بالإضافة إلى استخدام وسائل الإيضاح والوسائل البصرية الكثيرة قدر الإمكان (عروض حركية، أفلام قصيرة، مخطّطات)، والتجارب، يبدو أنّ الطريقة التي أوصينا بها لإدارة تدريس الموضوع يمكنها أن تساعد في التوصّل إلى فهم دقيق للمصطلحات. كما من المهمّ إثارة دافعية الطلاّب وتحفيزهم عن طريق ربط المواضيع بالأحداث اليومية (المطر الحامضي، زيادة توافر الماء)، وربطها بنشرة الأحوال الجوّية (يمكنهم الآن فهم "لغة الراصدين الجوّيين")- نعتقد أنّه إذا نجحتم في إثارة اهتمامهم بالموضوع، فسوف يتوصّلون إلى فهم أفضل له. يمكن استغلال توافر الأفلام في موقع يوتيوب، التي تتضمّن توثيقًا لظواهر طبيعية متطرّفة كضربات البرق والبَرَد الشديد ورياح التورنادو. يثير عرض الأفلام اهتمام الطلاّب جدًّا بسبب واقعيتها. يجب البحث عن أسماء الظواهر باللغة الإنجليزية، مثلاً  hail, lightning, tornado وما شابه.

مهام تقييم

. ما هو مصدر طاقة دورة الماء على سطح الكرة الأرضية؟

أ. القمر.

ب. الشمس.

ت. التيّارات الهوائية.

ث. منظومة الرياح.

2. أمامكم رسم لدورة الماء. أكملوا فيه في الأماكن الملائمة: تبخّر، نتح (=تبخّر الماء من سطح أوراق النباتات)، تكاثف داخل الغيوم، رواسب، تغلغل إلى المياه الجوفية، جريان علوي.

3. أ. اختاروا خمسة مصطلحات من العرض الحركي لدورة الماء. حضّروا مخطّط جريان من المصطلحات الخمسة.

ب. أعطوا مخطّط الجريان للطالب الذي يجلس بجواركم، وخذوا منه مخطّط الجريان الذي حضّره- كلّ طالب يمرّر مخطّط الجريان لزميله، وبعد ذلك يصحّح مخطّطه حسب الملاحظات والتوضيحات.

4. يتحرّك الماء في الطبيعة بحركة دورية، ويغيّر حالته، وينتقل بين منظومات الكرة الأرضية المختلفة: الغلاف الغازي (الغلاف الهوائي)، الهيدروسفيرا (الغلاف المائي)، الجيوسفيرا (الغلاف الصخري)، البيوسفيرا (الغلاف الاحيائي- أبناء البشر والحيوانات والنباتات).

•        في عملية التبخّر ينتقل الماء من الحالة ____________ إلى الحالة ____________ وينتقل من منظومة الهيدروسفيرا إلى _______________.

•        في عملية النتح ينتقل الماء من الحالة ____________ إلى الحالة ____________ وينتقل من _______________ إلى منظومة _______________.

•        في عملية التكاثف ينتقل الماء من الحالة ________________ إلى الحالة ______________.

•        الرواسب التي تسقط من الغيوم تنتقل من الغلاف الغازي إلى منظومة _________________ وإلى منظومة ¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬________________ ويمكنها مواصلة طريقها بالتغلغل إلى _____________ أو بالجريان على سطح الأرض على شكل _________________.

5. أمامكم أشكال مختلفة لانتقالات الماء بين المنظومات (الغلاف الغازي، الهيدروسفيرا، الجيوسفيرا، البيوسفيرا).

عمليات انتقال المادّة    تنتقل المادّة من منظومة         إلى منظومة

نستوعب أوكسجين في التنفّس الغلاف الغازي          

استيعاب جذور النباتات للماء في التربة                   

تبخّر الماء من سطح المحيطات                  

جفاف أرض الحديقة             

هطول الأمطار في منطقة يابسية                 

وعول تشرب من مياه النبع              

6. استعينوا بالرسم التوضيحي التالي وأكملوا الجمل التالية:

أ. يتكوّن الندى والضباب والغيمة في عملية  _________________

ب. يتكوّن الصقيع في عملية _________

ج. يتكوّن الثلج في عملية ___________

د. في حالة الصقيع (درجة حرارة 0 درجات وأقلّ)، من عادة المزارعين رشّ الماء على المزروعات الحسّاسة. لماذا. _____________________________________________________________________________________________

ه. أثناء الحرّ الشديد من المعتاد ترطيب سطوح أقفاص الدجاج لمنع موتها. لماذا؟ ____________________________________________________________

. أمامكم رسمان بيانيان يعرضان توزيع الماء في الكرة الأرضية. اعتمادًا على الرسمين البيانيين، اكتبوا بالنسبة لكلّ جملة إذا كانت صحيحة أم خاطئة. إذا كانت الجملة خاطئة- صحّحوها.

 

أ. 97.3% من المياه في الكرة الأرضية هي مياه "مالحة"، وفقط %2.7 هي مياه "عذبة". ____________________________

 ب. كمّية الماء الموجودة في الغلاف الغازي (كالثلج والبَرَد وبخار الماء) تشبه تلك الموجودة في جميع أنهار الكرة الأرضية. _______________________________

ت. أقلّ كمّية مياه "عذبة" من مجمل المياه العذبة في الكرة الأرضية موجودة في الكتل الجليدية.  _________________________________

ث. معظم الماء في الكرة الأرضية موجود في المحيطات كمياه "مالحة". __________________

8. ما هي النسبة المئوية للمياه النظيفة من مجمل المياه الموجودة على سطح الكرة الأرضية؟

أ. حوالي 100%

ب. حوالي 90%

ت. حوالي 70%

ث. حوالي 3%

9. المصطلح مياه متوافرة يتطرّق إلى قدرة استعمال "المياه العذبة" الصالحة للشرب بدون استثمار جهود تكنولوجية غنيّة بالموارد الاقتصادية.

أمامكم جدول يصف كمّية الماء الموجودة في مصادر المياه المختلفة في الكرة الأرضية. أشيروا بجانب كلّ واحد من مصادر المياه، إذا كانت "عذبة" أم "مالحة"، متوافرة أم غير متوافرة للإنسان.  

10. الاتّزان في دورة الماء في الطبيعة:

أمامكم رسم بياني يصف كمّيات الماء التي تتبخّر وكمّيات الماء التي تهطل كلّ سنة كرواسب على سطح الكرة الأرضية. أمامكم عدّة أقوال. أكملوا بالنسبة لكلّ قول إذا كان صحيحًا أم خاطئًا، وإذا كان خاطئًا، صحّحوه.

•        كمّية الماء في دورة الماء في الطبيعة ليست ثابتة. _______________

•        المحيطات تبخّر كمّية أكبر من المياه بالمقارنة مع كمّية الرواسب التي تستوعبها. __________________

•        كمّية الرواسب التي تسقط على اليابسة تساوي دائمًا كمّية الماء التي تتطاير منها. _______________

•        في دورة الماء، كمّية الماء الكلّية التي تتبخّر في السنة تساوي كمّية الرواسب التي تسقط في السنة. _________________

11. أخرجوا علبة مشروب باردة من الثلاّجة إلى غرفة دافئة.

أ. صفوا ما الذي تجمّع على سطح العلبة.

________________________________________________________________

ب. فسّروا ما حدث.  ________________________________________________________________

ت. بماذا تشبه هذه العملية العمليات التي تحدث في الطبيعة في تكوّن الغيوم والندى؟  _______________________________________________________________

12. ماذا نرى أثناء غليان الماء في إبريق التسخين الكهربائي؟ ________________________________________________________________

13. صفوا ما يحدث عندما نزفر هواءً في يوم شتوي بارد. فسّروا لماذا يحدث ذلك.   ________________________________________________________________

14. تحدٍّ: المصطلح حرارة كامنة يصف كمّية الطاقة الحرارية التي تحتاجها مادّة معيّنة لتغيير حالتها. عملية تسخّن المادّة (التبخّر والذوبان والتسامي) تحتاج إلى حرارة تأخذها من البيئة وتؤدّي إلى انخفاض درجة حرارة البيئة. عملية برودة المادّة (التكاثف والتجمّد والترسيب) تحرّر طاقة وبذلك تؤدّي إلى ارتفاع درجة حرارة البيئة.

إذا رطّبنا المصطبة بالماء في يوم صيفي حارّ، نشعر بعد فترة معيّنة بانخفاض حدّة الحرّ. فسّروا سبب ذلك.

15. نفترض أنّكم استيقظتم باكرًا في الصباح ورأيتم أنّ الحديقة مغطّاة بالندى. أيّة شروط حالة الطقس كانت على ما يبدو في الحديقة؟ أشيروا إلى الإجابات الملائمة.

أ. الرطوبة النسبية عالية/ منخفضة.

ب. درجة الحرارة الخارجية قريبة/ بعيدة عن نقطة الندى.

ت. سرعة الريح عالية/ منخفضة.

16. أمامكم ثلاث حالات للطقس وضعنا فيها غسيلاً للتنشيف. في أيّ من الحالات نشف الغسيل بأسرع وقت؟

أ. يوم صيفي حارّ وجافّ تهبّ فيه ريح.

ب. يوم شتوي بارد ورطب لا تهبّ فيه ريح.

ت. يوم صيفي حارّ وجافّ لا تهبّ فيه ريح.

علّلوا إجابتكم. __________________________________________________________________

17. أ. ما هو الفرق الأساسي بين الندى والضباب والصقيع من جهة وبين الغيوم والرواسب من جهة أخرى؟ ___________________________________________________________________

ب. ما هو المشترك بين جميعها؟ ____________________________________________________________________

18. أنواع الغيوم: استعينوا بالرسم التوضيحي وأكملوا الجدول. (انتبهوا: ارتفاع الغيوم يرد "بالأقدام".

القدم = 30 سم.

. AGL= Above Ground Level)

اسم الغيمة       الارتفاع فوق سطح الأرض بالأمتار     الشكل  هل تحمل رواسب؟

سيروستراتوس                   

ألتوكومولوس                    

نيمبوستراتوس                   

كومولونيمبوس                  

19. عواصف الرعد والبرق:

عندما نرى البرق وبعد 4 ثوانٍ نسمع صوت الرعد، على أيّ بُعد تكون العاصفة البرقية عنّا؟ (رمز: سرعة الصوت هي 330 متر في الثانية) ____________________________________________________________________

20. إثراء: ادخلوا إلى المقال: مرشد لفتات الثلج، وأجيبوا عن الأسئلة التالية:

أ. لماذا يكون شكل فتات الثلج مسدّسًا؟ ________________________________________________________________________________________________________________________________

ب. لماذا يكون شكل فتات الثلج متماثلاً؟ ________________________________________________________________________________________________________________________________

ت. لماذا فتات الثلج أبيض؟

________________________________________________________________________________________________________________________________

21. إثراء: محطّة لتوليد الكهرباء التي تعمل بالقرب من مدينة معيّنة، تستعمل الفحم لإنتاج الطاقة للمدينة. أثناء حرق الفحم يحدث تفاعل كيميائي بين الكبريت الموجود في الفحم والأوكسجين الموجود في الهواء وينتج غاز يدعى "ثاني أكسيد الكبريت".

كيف تؤدّي العملية الموصوفة هنا إلى تكوّن المطر الحامضي؟

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

22. إثراء: ادخلوا إلى موقع صبابة، وافحصوا:   

أ. لماذا لا يهطل مطر حامضي في البلاد تقريبًا؟

________________________________________________________________________________________________________________________________

ب. فسّروا لماذا لو كان يهطل مطر حامضي في البلاد، فإنّ تأثيره سيكون قليلاً نسبيًا. ________________________________________________________________________________________________________________________________

23. يعلن الراصد الجوّي أحيانًا أنّ الليلة ستكون صافية وباردة ودرجة الحرارة ستكون تحت الصفر. في هذه الشروط هناك تخوّف من تكوّن ظاهرة معيّنة.

أ. ما هي الظاهرة التي يحذّر منها الراصد الجوّي؟  ___________________________________

ب. أيّة أماكن في البلاد حسّاسة لهذه الظاهرة، ولماذا؟ ________________________________________________________________________________________________________________________________

ت. ما الذي يمكنه في الأساس أن يتضرّر من هذه الظاهرة؟ ______________________________________

24. تتحدّد حالة الطقس من دمج بين عوامل كثيرة ومن التأثير المتبادل بينها. أمامكم قائمة لعوامل تتعلّق بحالة الطقس: الرواسب، الرياح، الضغط الغازي، الرطوبة، درجة الحرارة، الغيوم.

اختاروا ثلاثة عوامل من العوامل التي في القائمة، واشرحوا العلاقة بينها.

________________________________________________________________________________________________________________________________

إجابات مهام التقييم

1. الإجابة الصحيحة هي ب.

2. انظر الرسم التوضيحي:

3. رسم انسيابي محتمل:           

         

               

4.

* في عملية التبخّر تنتقل المياه من حالة المادة السيولة إلى حالة المادة الغازية كما تنتقل من المحيط المائي ومن منظومة الغلاف الصخري إلى الغلاف الغازي.

* في عملية النتح تنتقل المياه من حالة المادة السائلة إلى حالة المادة الغازية وتنتقل الغلاف الأحيائي إلى الغلاف الغازي.

* في عملية التكثّف تنتقل المياه من حالة المادة الغازية إلى حالة المادة السائلة وتنتقل من الغلاف الغازي إلى الغلاف الصخري والغلاف المائي.

* الرواسب التي تنزل من الغيوم تنتقل من الغلاف الغازي إلى الغلاف الصخري، والغلاف الأحيائي والغلاف المائي. ويمكنها أن تواصل طريقها من أجل التغلغل إلى المياه الجوفية أو كجريان علوي (مياه فوقية) على سطح الأرض.

5.

عمليات انتقال المادة    المادة تنتقل من منظومة         إلى منظومة

في عملية التنفس نستوعب الأكسجين   الغلاف الغازي           الغلاف الأحيائي

امتصاص جذور النباتات للماء في التربة         الغلاف الصخري        والغلاف الأحيائي

تبخّر المياه من سطح القارات والمحيطات       الغلاف الصخري والغلاف المائي       الغلاف الغازي

جفاف التربة في الحديقة          الغلاف الصخري        الغلاف الغازي

نزول الأمطار في منطقة برية (يابسة)  الغلاف الغازي           الغلاف الصخري

الوعول تشرب من مياه الينابيع الغلاف المائي  والغلاف الأحيائي

6.      أ. ندى، ضباب وغيوم تتكوّن نتيجة لعملية تكثّف.

         ب. الصقيع يتكوّن نتيجة لعملية ترسيب.

ت. الثلج يتكوّن نتيجة لعملية ترسيب أو تجمّد. (وعلى الأصحّ: يوجد هنا دمج: بلورات جليد صغيرة في الغيوم والتي تتكون نتيجة لعملية ترسيب. تنزل كفتات ثلج فقط في عملية تكتّل بلورات جليد صغيرة كثيرة).

ملاحظة – الإجابة الكاملة للبندين (ث )وَ (جـ) يدخل فيها أيضًا موضوع الحرارة الكامنة. الحرارة الكامنة تصف كمية الطاقة –على شكل حرارة– التي تحتاجها مادة معينة لتغيير حالتها من حالة إلى أخرى. عملية تسخين مادة (تبخّر، ذوبان وتسامٍ) تتطلّب حرارة. وهذه الحرارة تؤخذ من البيئة مما يؤدي إلى انخفاض الحرارة في البيئة. عملية برودة المادة (تكثّف، تجمّد، وترسيب) تطلق حرارة وبذلك تزيد حرارة بيئتها. إذا خضتم مع التلاميذ في موضوع الحرارة الكامنة الإجابة التالية هي الإجابة الكاملة:

ث. في حالة الانجماد (درجة حرارة 0 أو أقلّ) اعتاد المزارعون رش المزروعات الحسّاسة بالماء. لذلك يوجد سببان – الأول أن الماء في الانابيب حارّ قياسًا بدرجة الحرارة في الخارج وبذلك يخففون على النباتات الحساسة للبرودة. والسبب الثاني: المياه الخارجة من الانبوب تبرد في طريقها إلى سطح الأرض، عملية الاستبراد هذه تطلق إلى البيئة حرارة كامنة مما يرفع درجة حرارة البيئة.

جـ. لكي نحول دون موت الدجاج في أيام الحر الشديد من المتبع ترطيب أسقف أقنان الدجاج. لهذا العمل سببان: السبب الأول هو أن الماء البارد الذي ترش به أسطح الأقنان الملتهبة يبرد هذه الأسطح بالإضافة إلى الهواء الذي تحتها. والسبب الآخر هو أن الماء المرشوش على الأسطح الساخنة يتبخّر بسرعة وعملية التبخر تحتاج إلى امتصاص حرارة من السقف الساخن وبذلك يبرد السقف قليلًا.

7. أ. 97.3% من المياه على الكرة الأرضية هي مياه "مالحة" وَ 2.7% منها فقط هي مياه "عذبة". صحيح

ب. كمية المياه الموجودة في الغلاف الغازي كالثلج والبرَد وأبخرة المياه تساوي كمية المياه الموجودة في جميع انهار الكرة الأرضية. غير صحيح. في الأنهار يوجد - 0.0001% وفي الغلاف الغازي – 0.001%

ت. كمية المياه "العذبة" الأصغر من مجمل جميع المياه العذبة على الكرة الأرضية موجودة في الجبال الجليدية. غير صحيح. في البحيرات العذبة توجد  كمية المياه العذبة الأصغر من مجمل جميع المياه العذبة على الكرة الأرضية

ث. غالبية المياه على الكرة الأرضية موجودة في المحيطات كمياه "مالحة". صحيح.

8. الإجابة الصحيحة هي (ث).

9. ملاحظة: يتطرق المصطلح مياه متوفرة إلى القدرة على استعمال "المياه العذبة" الصالحة للشرب، دون الحاجة إلى بذل مجهود تكنولوجي غنيّ بالموارد الاقتصادية. هذا التعريف غامض لأنّ المياه التي تعرّف "كمتوفرة أو متاحة" في الهند تكون ملوّثة وغير صالحة للشرب في إسرائيل، والسياح الأمريكيون الذين يزورون إسرائيل لا ينظرون إلى المياه في إسرائيل على أنها مياه متوفرة (أو متاحة)، وهم يحرصون على أن يشربوا عندنا مياه معدنية فقط. في الدول المتطورة (اقتصاديًّا وتكنولوجيًّا ) تتوفر القدرة على تحلية مياه البحر وتحويلها إلى مياه متوفرة. كذلك أيضًا بالنسبة للمياه الجوفية فإنّ استخراجها ممكن فقط إذا توفرت التكنولوجيا الملائمة ومياه جوفية موجودة على عمق معقول في جوف الأرض.

أي، يبدو أن المصطلح مياه متوفرة أو متاحة هو مصطلح نسبي وله دلالات تكنولوجية واقتصادية وبيئية.

10.

•        كمية المياه في دورة الماء في الطبيعة ليست ثابتة. غير صحيح. الكمية ثابتة وتقدّر بـ 505,000 كلم مكعّب، تتبخر وتنزل كرواسب كل سنة.

•        تتبخّر من المحيطات كميات من المياه أكبر مقارنة مع كمية الرواسب التي تسقط عليها. صحيح. فمن المحيطات يتبخّر 434,000 كلم مكعب بينما ينزل عليها 398,000 كلم مكعب من الرواسب

•        كمية الرواسب التي تسقط على اليابسة تعادل كمية المياه التي تتبخر منها. غير صحيح. تستقبل اليابسة 107,000 كلم مكعب من الرواسب بينما يتبخّر منها 71,000 كلم مكعب فقط.

•        في دورة الماء كمية المياه الإجمالية التي تتبخّر في السنة تعادل كمية الرواسب التي تنزل في السنة. صحيح.

11. أ + ب. على علبة التنك (الصفيح) ظهرت قطرات ماء. بخار الماء الذي كان في الغرفة الدافئة تكثّف على سطح العلبة الباردة التي أُخرجت من الثلاجة.

ت. العملية التي حدثت هي نفس العملية التي تحدث في الطبيعة. الهواء الساخن الذي يصطدم بأجسام باردة (سطح زجاجي، عشب، تيار بحري بارد) يبرد ويتكثّف متحوّلا إلى قطرات كما الندى (الطل) والضباب.

12. خلال غليان الماء في الإبريق يظهر ما يشبه البخار: مجموعة من القطرات الصغيرة. بخار الماء الذي خرج من الإبريق يتكثّف متحولا إلى قطرات تبدو كالبخار نتيجة لملامستها بيئة أكثر برودة.

13. الهواء الذي يخرج من الفم هو هواء ساخن درجة حرارته مساوية لدرجة حرارة الجسم (حوالي 37 درجة مئوية)، عندما ننفث (ننفخ) هذا الهواء خارجًا في يوم شتويّ بارد، بخار الماء الذي الموجود معه يتكثّف ويتحوّل إلى قطرات صغيرة نتيجة لبرودته بسبب اختلاطه مع الهواء البارد في البيئة المحيطة.

14. إذا بلّلنا المسطبة (أرضية الغرفة) في يوم صيفي حار نشعر بالارتياح بسبب انخفاض شدة الحرارة وذلك لسببين: الأول: درجة حرارة المياه اقل من درجة حرارة البيئة (الغرفة) ولذلك تبرّد المياه هذه البيئة قليلا. والسبب الثاني: تبليل المسطبة يؤدي إلى عملية تبخر. هذه العملية تحتاج إلى حرارة تأخذها من البيئة (من المسطبة ومن الهواء القريب منها) ونتيجة لذلك تبرد.

15. الشروط التي يجب أن تتوفر ليتكون الطل (الندى):

أ . الرطوبة النسبية عالية.

ب. نقطة الطل قريبة من درجة الحرارة التي تم قياسها.

جـ. سرعة الرياح منخفضة. (الرياح تبعد الأبخرة عن السطح الذي تتبخر منه)

16. الإجابة (أ)صحيحة: يوم صيفي حار وجاف مع هبوب رياح، يعجل جفاف الغسيل. جفاف الغسيل يتم عمليًّا من خلال عملية تبخّر، والرياح تساعد على توزيع بخار الماء المتصاعد من الغسيل.

17. أ – الطل والضباب والصقيع هي نتيجة عمليات تكثّف تحدث على سطح الأرض. التكثف في الغيوم يحدث على ارتفاع عالٍ ومنها تسقط الرواسب (المطر، البرد، الثلج).

ب – المشترك بين هذه كلها هو أنها جميعًا تتكون نتيجة لتكثّف بخار الماء (في الحالة الغازية) إلى قطرات (في الحالة السائلة).

18.

اسم الغيمة       الارتفاع فوق السطح بالأمتار    الشكل  هل تحمل رواسب

سمحاق طبقي

cirrostratus الارتفاع (أكثر من 6000 م )   غيمة طبقية مستوية     لا

قزع/ سمحاق ركامي أعلى Altocumulus     متوسط (بين 2500 م وَ 6000 م تقريبا)        غيمة ركامية    لا

مزن طبقي

Nimbo- stratus      منخفض (دون الـ 2500 م)     طبقية – مستوية         نعم (السابقة نمبو Nimbo تدل على أن الغيمة تحمل رواسب)

مزن ركامي Cumulonimbus         قاعدته منخفضة وقمته عالية    كومة   نعم. في هذه الغيوم تتطور عواصف برقية ورعدية وهي ماطرة (تنزّل الرواسب) في الجبهة الباردة.

19. بما أن سرعة الضوء أعلى بكثير من سرعة الصوت، نشاهد أولًا البرق وبعد ذلك نسمع الرعد. عندما نشاهد البرق وبعد ذلك بأربع ثوانٍ نسمع صوت الرعد نحسب 4X330 (سرعة الصوت هي 330 م في الثانية)= بعد عاصفة البرق والرعد عنا وهو حوالي – 1320 م.

20. إثراء أ. فتات الثلج هو على شكل مسدس وذلك لأنّ انتظام المادة على شكل مسدسات هو شكل مستقر وَ "اقتصادي" أكثر من ناحية استغلال الطاقة. عندما تنتظم جزيئات الماء على شكل مسدسات، تكون قوى التنافر بينها منخفضة أكثر.

ب. شكل فتات الثلج متناسق لأنّ جزيئات الماء التي بداخله تميل إلى التبلّر بشكل منتظم قاعدته مسدس (شكل سداسي). الجزيئات الأولى تكون قالبًا معينًا والجزيئات التي تليها تنتظم بحسب هذا القالب.

ت. المواد المختلفة في الطبيعة تعيد جزءا آخر من إشعاع الضوء: الغلاف الغازي المنخفض يعيد إلى أعيننا الجزء الأزرق من الضوء ولذلك نرى "السماء" زرقاء. أما أوراق الأشجار فتعيد إلى أعيننا الجزء الأخضر من الضوء لذلك نراها خضراء. فتات الثلج يعيد إلى أعيننا جميع أشعة الضوء لذالك نراه أبيض.

ث. صخرة البازَلت تتكون نتيجة لبرودة اللافا. عندما تبرد اللاڤا تتقلّص وتتشقّق وتتحول إلى بازلت. المادة تتشقق بالطريقة "الأسهل" للتشقق ولذلك فهي تفقد أقلّ ما يمكن من الطاقة. هنا أيضًا كما في فتات الثلج يتم الحديث عن مسدسات (أشكال سداسية).

21. غاز ثاني أكسيد الكبريت الذي يتكوّن نتيجة لتفاعل كيماوي بين الكبريت الموجود في الفحم والأكسجين الموجود في الهواء، يتغلغل إلى الغيوم ويغيّر تركيبة قطرات المياه ويحولها الى حامضية.

22. إثراء أ – في البلاد لا توجد تقريبا أمطار حمضية بسبب الانتقال إلى استعمال الوقود قليل الكبريت في محطات توليد الطاقة الكهربائية حيث يوجد فيه القليل من الـ SO2 (ثاني أكسيد الكبريت)الذي يسبب الأمطار الحمضية

ب – التربة والمياه الموجودة في مجمعات المياه في البلاد غنيتان بالجير، الذي يجعلهما قاعديتين. قاعدية التربة والمياه في مجمعات المياه تحيّد حمضية الأمطار. لذلك حتى وإن كان المطر حمضيا أكثر يكون الضرر قليلا نسبيًّا.

23. أ. الظاهرة هي الصقيع.

ب. الأماكن الحساسة لهذه الظاهرة في البلاد هي السهول الداخلية: وذلك بسبب بعدها أيضًا عن البحر وكذلك بسبب مبناها الطوبوغرافي الذي يجعل الرياح الباردة ترسب وتتركّز فيها.

ت. الفلاحون هم أكثر من يخسرون من حالات الصقيع. الكثير من المزروعات حساسة لحالات الصقيع (الحمضيات، الأفوكادو، الموز...). بشكل عام يمتنعون عن زراعة هذه الأصناف في الأماكن الحساسة ويزرعونها في السهل الساحلي حيث حالات الصقيع نادرة.

24. في هذا السؤال طلب من التلاميذ إيجاد العلاقة المصطلحات وهو عمليًّا يلخّص كل ما تعلمه التلاميذ في إطار فصل ضغط الهواء يؤثّر على اتجاه الرياح وقوتها: تهبّ الرياح من ضغط الهواء المرتفع (مرتفع غازي/ بارومتري) إلى ضغط هواء منخفِض (منخفَض جوّيّ/ بارومتري) وكلما كان الفرق بين الضغطين كبيرًا، كانت الرياح شديدة أكثر. في حالة منخفض جوي، يحدث تجمع للهواء وارتفاعه إلى أعلى وهذا أحد الشروط الضرورية لنزول الرواسب.

الهواء البارد يرتفع فيبرد أكثر ويتكثّف متحولا إلى غيوم وأحيانًا ينزّل الرواسب. كلما كانت الرطوبة النسبية عالية أكثر ازداد الاحتمال لنزول الرواسب (في الرطوبة النسبية بدرجة 100%، يصل الهواء إلى تشبّع (إشباع) ومن المحتمل حصول تكثّف).