چه زمانی برف می‌بارد؟

آب در دمای زیر صفر درجه و در فشار حدود یک اتمسفر به حالت یخ وجود دارد. در تصویر زیر منحنی گذار فاز آب را می‌بینید:

با این وجود بارها پیش آمده است که دمای هوا در سطح زمین چند درجه زیر صفر بوده و ابرها هم در آسمان بوده‌اند اما تبدیل به برف نشده‌اند. این اتفاق را به خصوص در شهر زنجان بارها مشاهده کرده‌ام. آیا منحنی گذار فاز آب مشکل دارد؟ آیا ترمودینامیک نمی‌تواند پدیده بارش برف را به درستی پیش‌بینی کند؟

اولین چیزی که به ذهنم رسید دما و فشار متفاوت هوا در ارتفاعات نسبت به سطح زمین است. با توجه به این که دما در ارتفاعات بالا سردتر از سطح زمین است و فشار معمولا کمتر است، باز هم انتظار می‌رود که قطره‌های آب به صورت یخ زده در آسمان باشند (رجوع کنید به منحنی گذار فاز آب).

پرسش

  • چگونه برف می‌بارد؟
  • چه شرایطی برای بارش برف لازم است؟
  • آیا در زمستان ابرها به حالت جامد در می‌آیند؟

پی‌نوشت: همین پرسش‌ها را می‌توان در مورد بارش باران هم پرسید.

2 Likes

خیلی وقتا هم شده برعکس، هوا روی زمین بالای صفر درجه هست ولی برف میباره، و به محض اینکه برف به زمین میرسه آب میشه. دلیلش فکر میکنم این هست که دمای روی زمین برای بارش برف و بارون مهم نیست، دمای لایه های ابر هست که تعیین کننده س.

در ضمن، هر ابری توان بارش نداره؛ صفحه ابر ویکیپدیای فارسی توصیف کوتاهی از احوالات بعضی ابرها داره.

2 Likes

به نظرم یه دلیلش هم میتونه این پدیده باشه


اینجا گفته که آب ابرسرد شده غالبا در ابرهای استراتوس و کومولوس وجود داره و به خاطر همین هم در اثر عبور هواپیما از این ابرها روی بالهاش کریستالهای یخ شکل میگیره
و این آب ابرسرد شده میتونه به صورت بارون بباره و در برخورد با سطح زمین یخ بزنه

1 Like

به نظر این پدیده supercooling می‌تواند یخ نزدن ابرها را در دماهای زیر صفر توجیه کند. بر اساس همین مقاله، گویا می‌توان آب را تا منفی ۴۸ درجه سرد کرد بدون این که یخ بزند. اما آیا این با منحنی گذار آب که در کتاب‌های درسی وجود دارد در تضاد نیست؟

پی‌نوشت: منحنی گذار فاز آب در متن پرسش هم موجود است.

2 Likes

به نطرم اون نمودارهای فاز برای جلوگیری از شلوغ شدن ساده شدن. مواردی هم هست که ناحیه آب ابرسرد رو هم مشخص کردن مثل این مقاله.

البته این نمودار ویژگیهای خیلی عجیبتری دیگه‌ای هم داره مثلا خط همزیستی دو نوع فاز مایع که کاملا تو فاز یخ قرار داره و نقطه بحرانی دوم

وقتی هم که نمودار فاز محلول‌های دوتایی رو مشخص می‌کردیم یک ناحیه شبه‌پایدار وجود داشت که فکر کنم متناظر با همین آب ابرسرد باشه

2 Likes