باران چیست؟

دید کلی

همه ابرها ذرات آب یا کریستالهای یخ را با خود حمل می‌کنند، اما این ذرات بسیار کوچکتر از آن هستند که به زمین ببارند. اگر ارتفاع ابرها بیشتر شود ، هوای سردتر ، باعث فشرده‌تر شدن بخار آب می‌شود و این ممکن است برای شکل دادن باران ، تگرگ یا برف مناسب باشد. باران آبی است که پس از سرد شدن بخارهای جوی بوجود آمده و بر زمین می‌‌ریزد. در زبان پهلوی بدان واران (waran) می‌‌گفتند.

باران سنجی با استفاده از امواج

تحقیقات یک دانشمند و همکارانش نشان می‌دهد که می‌توان مقدار ریزش باران را اندازه گرفت و حتی امیدوارانه با استفاده از اطلاعاتی که شرکتهای تلفن همراه از این افت و خیزها جمع آوری کرده‌اند، بتوانند مدلهای خیلی دقیقتری برای آب و هوای کره زمین تهیه کنند. اصل پدیده ، چیز تازه‌ای نیست و در واقع همه خیلی خوب می‌دانند که بارش باران روی مخابره سیگنالهای تلفن همراه تأثیر می‌گذارد: قطره‌های ریز آب موجود در هوا این سیگنالها را ضعیف می‌کند.






بطور دقیقتر ، این قطره‌ها بسته به اندازه‌شان ، شدت فرکانسهای خاصی از سیگنال را کاهش می‌دهد و این پدیده ، آنقدر تأثیرگذار است که در حال حاضر ایستگاههای مخابره امواج تلفن همراه ، بطور خودکار بسته به تغییر شرایط جوی ، شدت سیگنالهایشان را بالا و پایین می‌برند. حالا یک دانشمند نشان داده است که این بالا و پایین شدنها حاوی اطلاعات مهمی است که اتفاقاً به درد هم می‌خورد: او و گروهش توانستند با استفاده از افت و خیزهای مشاهده شده در شدت سیگنالهای مخابره‌ای بین ایستگاههای شهر در هنگام توفان مقدار بارش باران را هر ۱۵دقیقه محاسبه کنند.

این اطلاعات با اندازه گیری مستقیم ایستگاههای هواشناسی دو شهر مختلف همخوانی قابل قبولی دارد. البته این اولین باری نیست که از شدت سیگنالها چنین استفاده‌ای می‌شود. پیش از این سیگنالهای دریافتی از ماهواره‌های GPS هم برای اندازه گیریهای جوی مورد استفاده قرار گرفته بود: بسته به رطوبت و دمای هوا ، تأخیرهای کوچکی در زمان دریافت سیگنالها مشاهده می‌شود و این تأخیرها را می‌توان به اطلاعات آب و هوایی ترجمه کرد. حتی از خود سیگنالهای تلفن همراه هم قبلاً برای بیرون کشیدن اطلاعات متفاوت استفاده شده بود.

بعضی از محققان ، از جمله اریک هورویتز از شرکت مایکروسافت ، ایده استفاده از تعداد مکالمات تلفن همراه هر منطقه برای تخمین میزان ترافیک راههای شهری را مطرح کرده بودند، غیر از این در جریان درگیریهای سال ۱۹۹۹ در کوزوو ، خیلی‌ها فکر می‌کردند که صربها از روی اختلالات شبکه‌های تلفن همراه توانسته‌اند جنگنده‌های ضد رادار F -۱۱۷ نیروی هوایی آمریکا را ردیابی و یکی از آنها را سرنگون کنند. تحقیقات قبلی یکی از محققان دانشگاه اسکس هم استفاده پذیری این افت و خیزهای سیگنالی را برای اندازه گیری بارش ، نشان داده بود.

اما طرحهای پیشنهادی او به نوع خاصی از ارتباط بین ایستگاههای تلفن همراه نیاز داشت. زیبایی و جذابیت تحقیقات این دانشمند در این است که به بازآرایی شبکه‌ها نیازی ندارد و از همان اطلاعات جمع آوری شده بوسیله شرکتهای تلفن همراه برای کسب داده‌های هواشناسی استفاده می‌کند. به عبارت دیگر مواد خام طرح وی کاملاً مجانی از آب در می‌آید. البته تا وقتی که شرکتهای ارتباطی در بودجه‌شان برای این اطلاعات ، ردیف تازه‌ای باز نکنند.

یکی از مشکلات جدی محیط زیست که امروزه بشر در اکثر نقاط جهان با آن درگیر است، باران اسیدی می‌باشد. باران اسیدی به پدیده‌هایی مانند مه اسیدی و برف اسیدی که با نزول مقادیر قابل توجهی اسید از آسمان همراه هستند، اطلاق می‌شود.

باران اسیدی

باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از 5،6 باشد. این مقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دی‌اکسید کربن و حالت محلول آن یعنی بی‌کربنات (HCO₃) در آب خالص است. باران اسیدی دارای نتایج زیانبار اکولوژیکی می‌باشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثر مستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی می‌گذارد.

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می‌شوند؟ منشأ این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می‌دهد؟

معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی‌اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند.

نماز باران

وقتى رحمت الهى (باران) قطع شود و چشمه‏ها و قناتها بخشکد و کمبود آب پدید آید، براى نزول رحمت الهى و آمدن باران ، نمازمى‏خوانند. نام این نماز ،نماز استسقاء ،یا نماز باران است. این نیز یک درس توحیدى و توجه دادن به قدرت و رحمت الهى است. خداوند مى‏فرماید:

«قل ارایتم ان اصبح ماؤکم غورا فمن یاتیکم بماءمعین؟»: بگو: اگر آب شما بخشکد، چه کسى براى شما آب گوارا مى‏آورد؟

بى آبى یک منطقه و نیامدن باران ،نشان قهر خدا و گاهى به سبب‏گناهانى است که مردم جامعه انجام مى‏دهند.پس توجه به خدا و گریه‏ و التماس و توبه و تضرع ، سبب مى‏شود خداوند عنایت کند و کم‏ آبى را بر طرف سازد. نماز باران براى جلب رحمت‏ خداوند است. رسول خدا صلی‌الله‌علیه‌وآله‌وسلم فرموده است:

وقتى خداوند بر امتى غضب کند و عذاب بر آنان نفرستد، نرخها گران مى‏شود و عمرها کوتاه مى‏گردد، تجار سود نمى‏برند و درختها میوه ‏نمى‏دهند و نهرها پر آب نمى‏شود و باران از مردم قطع مى‏شود و اشرار برآنان تسلط مى‏یابند. در حدیث دیگرى ، امام صادق علیه‌السلام فرموده است:

«... و اذا جار الحکام فى القضاء امسک القطر من‏السماء»: هرگاه زمامداران و حاکمان ، در دادرسى ستم کنند، باران‏ از آسمان قطع مى‏شود.

طبق روایات ، غیر از آنچه یاد شد، شیوع گناه ، کفران نعمت ، منع حقوق ، کم فروشى ، ظلم و حیله ،ترک امر به معروف و نهى از منکر ،ندادن ‏زکات و ... نیز ،گاهى سبب قطع باران مى‏شود. در حدیث آمده: حضرت سلیمان با اصحاب خود براى نماز باران‏بیرون مى‏رفت. در راه ، به مورچه‏اى برخورد که یکى از پاهایش را به ‏آسمان بلند کرده و مى‏گوید: خدایا! ما مخلوقات ضعیف تو هستیم و از روزى تو بى نیاز نیستیم، پس به سبب گناهان بنى آدم ، ما را به هلاکت‏ مرسان.

حضرت سلیمان علیه‌السلام به اصحاب خود فرمود:برگردید! همانا بخاطر دعاى غیر خودتان سیراب شدید!... پس خیلى هم نباید مغرور بود، خداوند گاهى به خواسته مورچه‏اى ، رحمت ‏خود را بر بندگان نازل مى‏کند.حتى گاهى دعاى کافرى چون‏ فرعون را مى‏پذیرد و باران و فراوانى آب را عطا مى‏کند. در حدیث است از قول امام صادق علیه‌السلام که یاران فرعون از کاهش آب نیل پیش او سخن ‏گفتند و اظهار کردند که این باعث هلاکت ما خواهد شد. فرعون از آنان‏ خواست که آنروز برگردند. شب که شد، به میان رود نیل رفت و دست ‏بسوى آسمان بلند کرد و گفت: خدایا! مى‏دانى که مى‏دانم، که جز تو ، کسى توان آب آوردن ندارد، پس به ما آب بده.

کیفیت نماز باران

مثل نماز عید ، دو رکعت است و رکعت اول ، پنج قنوت و رکعت دوم ‏چهار قنوت دارد و بهتر است که با جماعت‏ خوانده شود. در قنوتها ، هر دعایى مى‏توان خواند،ولى بهتر است دعایى خوانده ‏شود که در آن ، از خداوند طلب باران شده باشد و قبل از هر دعا ،صلوات بر پیامبر و آلش فرستاده شود. مستحب است که حمد و سوره‏اش بلند خوانده شود.

انرژی اقیانوس

انرژي جزر و مد

جزر و مد در اثر كش جاذبه‌اي ماه و خورشيد و چرخش زمين بوجود مي‌آيد. نزديك سواحل دريا، سطوح آب مي‌توانند تا 24 متر بالا كشيده شوند. تنها حدود 24 نقطه وجود دارد كه داراي شرايط مناسب و حدود جزر و مدهاي كافي (حدود 6 متر) براي توليد انرژي به صرفه است. ساده‌ترين سيستم توليد نيرو براي دستگاههاي جزر و مدي شامل سدي به صورت مانع در عرض مدخل كولاب حاشيه‌اي دريا است. دروازه‌هاي آبگير مانع به ظرف جزرومد هنگام جزرومدهاي بزرگ اجازة ورود آب را مي‌دهد و آب را از ميان سيستم توربين خروجي عبور مي‌‌‌دهد. اين زمان كه بين بالاترين نقطة مد و پايين ترين نقطه جزر وجود دارد را ebb tide مي‌گويند. سيستم‌هاي دوراهه‌اي براي توليد برق همه در هنگام حدوهم در هنگام جزر وجود دارد

موانع جزر و مدي مي‌توانند سطح جزرومد را در ظرف تغيير داده و آشفتگي را در آب بالا ببرند. اين مسئله مي‌تواند روي جهت يابي و تفريح نيز تأثير بگذارد. بزرگترين ضرر بالقوة نيروي جزر و مدي، تأثير يك ايستگاه جزر و مد روي گياهان و حيوانات مصب كولاب است

دو نوع مانع تجاري از لحاظ اندازه در حال حاضر مورد استفاده است. يكي در لارنس (La Rance) فرانسه و نوع ديگر در كانادا، نوا اسكوتيا (Nova Scotia) رويال آناپليس (Annapolis Royal) است. ايالات متحده هيچ دستگاه جزرومدي ندارد و تنها محل كه نيروي جزرومدي مي‌تواند انرژي به صرفة‌ اقتصادي را توليد كند در نظر داردفرانسه، انگلستان، كانادا و روسيه استعداد بيشتري از اين بابت دارند

همچنين حصارهاي جزرومدي مي‌توانند انرژي جزرومد را مهار كنند، يك حصار جزر‌‌ و ‌مدي داراي توربين‌هاي قائم محور هستند كه روي يك حصار سوار شده است. تمام آبي كه عبور مي‌كند به درون توربين‌ها رانده مي‌شود. اين تأسيسات در نواحي مانند كانال‌هاي بين خشكي‌ها نيز مي‌توانند بكار گرفته شوند. حصارها تأثير زيست محيطي كمتري نسبت به موانع جزرومدي دارند، اگرچه مي‌توانند براي حركت حيوانات بزرگ دريايي مشكل ساز باشند. هزينه نصب حصارهاي جزرومدي نيز كتمر از موانع جزر و مدي است. يك حصار جزر و مدي در سواحل فيليپين در حال فعاليت است.

توربين‌هاي جزر و مدي تكنولوژي جديدي هستند كه در بسياري از نواحي جزر و مدي بكار گرفته مي‌شود. اساساً آنها توربين‌هاي بادي هستند كه در هر محلي كه جريان جزر و مدي قوي دارد، واقع شده‌اند. از آنجا كه آب 800 مرتبه چگال تر از آب است، توربين‌هاي جزر و مدي مجبور به داشتن مقاومت بيشتري از توربين‌هاي بادي خواهند بود. اين توربين‌ها سنگين‌تر و گران‌تر هستند اما قادرند انرژي بيشتري را به دام بياندازند.

انرژي امواج

موج در اثر وزش باد روي سطح اقيانوس بوجود مي‌آيد. در امواج اقيانوس انرژي خارق‌العاده‌اي وجود دارد. مجموع نيروي امواجي كه خطوط ساحلي دنيا را در مي‌نوردند، 2 تا 3 ميليون مگاوات تخمين زده مي‌شود. سواحل غربي ايالات متحده و اروپا و سواحل ژاپن و نيوزلند محلهاي مناسبي براي مهار انرژي امواج اقيانوسهستند. يكي از راههاي مهار انرژي امواج اين است كه خط سد امواج را به كانالهاي باريك كج كرده و در آنجا متمركز كنيم. اين كار باعث نيرو و اندازة امواج مي‌شود. سپس امواج مي‌توانند به ظرف‌هايي كانال كشي شده و يا مستقيماً براي گرداندن توربين‌ها به كار روند. هيچ دستگاه انرژي موجي تجاري بزرگي وجود ندارد، اما انواع كوچك آن موجود مي‌باشند، مكانهاي ساحلي كوچك بهترين وضعيت را آيندة نزديك براي توليد انرژي موجي كافي براي جوامع محلي دارند

تبديل انرژي حرارتي اقيانوس (OTEC)

انرژي خورشيد سطح آب اقيانوس را گرم مي‌كند. در نواحي استوايي، سطح آب تا بيش از 40 درجه گرم تر از درون آب است. اين اختلاف حرارتي مي‌تواند براي توليد برق به كار برده مي‌شود. سيستم OTEC بايد اختلاف دمايي حداقل 25 درجه سيليوس داشته باشد تا بتواند كار كند، هاوايي از سال 1970 براي OTEC مورد بررسي قرار گرفت. امروزه هيچ عملكرد  وجود ندارد. كشمكش‌هاي زيادي وجود دارد.اول اينكه سيستم‌هاي OTEC بهرة‌ بالاي انرژي ندارند. پمپ كردن آب مشكل مهندسي بزرگي‌ست. برق نيز بايد به خشكي انتقال يابد. براي رسيدن به تكنولوژي لازم جهت توليد و انتقال اقتصادي برق از سيستم  10 تا 20 سال وقت نياز است.

خورشيد

تحقيقاتي براي ساخت مزارع خورشيدي روي اقيانوس انجام شده است. اقيانوس ها 70 درصد سطح كرة زمين را مي‌پوشانند. برخي عقيده دارند كه نزديك سواحل كاملترين محل براي مزارع خورشيدي است. اخيراً، انرژي خورشيدي در سكوهاي نزديك به ساحل و براي راه اندازي تجهيزات دريايي كنترل از راه دور به كار گرفته شده است. انرژي خورشيدي منبع انرژي تجديد پذيري است كه آزاد و سالم است.

باد

انرژي بادي نيز مانند انرژي خورشيد قبلاً روي زمين به كار رفته است. توربين‌هاي بادي و مزارع بادي تنها در جاهائيكه باد مداوم مي‌وزرد قرار گرفته‌اند، در امتداد بيشتر سواحل ايالات متحده، شرايط خوبي براي استفاده از انرژي بادي وجود دارد، مردم زيادي خواستار قرارگيري توربين‌ها در سواخط هستند. مردم فكر مي‌كنند برنامه‌اي براي ساخت يك دستگاه بادي ساحلي در ساحل كيپ كاد (Cape Cod) وجود دارد. باد منبع انرژي تجديد پذيري‌ست كه آلودگي به همراه ندارد و از اينرو برخي آنرا به عنوان سوخت جايگزين خوبي براي سوخت  فسيلي مي‌دانند.