اتفاق عجیبی که هنگام خورشیدگرفتگی می‌افتد؟

راز بقا: خورشیدگرفتگی یا کسوف از زمان شکل‌گیری تمدن‌های باستانی از جمله اسرارآمیزترین پدیده‌های نجومی به شمار می‌رفت و اجداد ما که دلیل وقوع آن را نمی‌دانستند، در توصیف آن افسانه‌ها و داستان‌های بسیاری خلق کرده‌اند.

به گزارش راز بقا؛ در زمان تاریک شدن خورشید، طبیعت جلوه‌ای رازآلود پیدا می‌کند و یکی از عجایب آن هم ناپدید شدن برخی ابر‌ها هنگام خورشیدگرفتگی است. صحنه‌ای را تصور کنید که خورشید در آسمانی آبی و زیبا می‌تابد و ابر‌های کومه‌ای شبیه به گل‌کلم نیز در آن پراکنده‌اند، اما ناگهان متوجه می‌شوید که این ابر‌های پنبه‌ای دارند ناپدید می‌شوند و با خاموش شدن روشنایی خورشید، همه‌جا در تاریکی فرو می‌رود.

سی‌ان‌ان با انتشار گزارشی درباره این پدیده جالب، می‌نویسد: «زمانی که ماه میان زمین و خورشید قرار می‌گیرد، پرتو‌های نور خورشید به زمین نمی‌رسند و کسانی که این منظره خیره‌کننده را شاهدند، اغلب متوجه می‌شوند که توده‌های گل‌کلمی و کومه‌ای ابر نیز ناپدید شد‌ه‌اند.»

خورشیدگرفتگی کامل پیش رو در مناطقی از مکزیک، کانادا و ایالات متحده آمریکا که روز دوشنبه ۸ آوریل برابر با ۲۰ فروردین ۱۴۰۳ رخ خواهد داد، فرصتی تاریخی برای تماشای این منظره حیرت‌انگیز در آسمان است. بر اساس قوانین نجومی، خورشیدگرفتگی کامل برای هر نقطه روی زمین به طور متوسط هر ۳۷۵ سال یک بار رخ می‌دهد.

یک بررسی جالب که روز ۱۲ فوریه (۲۳ بهمن) در مجله علمی نیچر (Nature) منتشر شد، نشان می‌دهد هنگامی که نور جلو بخشی از نور خورشید مسدود و خورشیدگرفتگی آغاز می‌شود، ابر‌های سفید و بزرگ و متراکم موسوم به ابر‌های کومولوس در ارتفاع‌ها کم به‌تدریج پراکنده می‌شوند و تا زمان پایان خورشیدگرفتگی دیگر شکل نمی‌گیرند.

دانشمندان می‌گویند این یافته‌ها نشان می‌دهد که این پدیده ممکن است برای یافتن راه‌حل‌های اقلیمی مفید باشد. برخی دانشمندان از مدت‌ها پیش در تلاش‌اند با استفاده از روش‌های مهندسی آب‌وهوا با گرمایش جهانی مقابله کنند. مهندسی آب‌وهوا یا اقلیم در واقع دخالت عمدی و در مقیاس بزرگ در سامانه اقلیم زمین است و تلاش می‌کند مجموعه‌ای از فناوری‌ها را به کار بگیرد که با بازتاب دادن نور خورشید به سمت بیرون از زمین، روند افزایشی دمای جهانی را کاهش دهند و از برخی آثار نامطلوب آن بکاهند. 

اما پرسش اینجا است که ابر‌های کومولوس چه ارتباطی با این موضوع دارند و اساسا چرا ابر‌های کومولوس هنگام خورشیدگرفتگی ناپدید می‌شوند؟

دانشمندان می‌گویند اینکه به طور کلی بگوییم ابر‌ها در زمان خورشیدگرفتگی پراکنده می‌شوند درست نیست و باید گفت تنها ابر‌های کومولوس کم‌ارتفاع بر فراز خشکی پراکنده و ناپدید می‌شوند.

آگاهی از این موضوع امر تازه‌ای نیست و دانشمندان پیش از این نیز از آن اطلاع داشتند، اما مقاله جدید نشان می‌دهد که ناپدید شدن ابر‌های کومولوس در ارتفاع پایین زمانی که تنها ۱۵ درصد از نور خورشید مسدود شده است، شروع می‌شود.

اینکه ابر‌ها از چه لحظه به تاریکی و کاهش نور خورشید واکنش نشان می‌دهند، پرسشی بود که دانشمندان از مدت‌ها پیش در پی یافتن پاسخی برای آن بودند و از این رو تصمیم گرفتند با استفاده از ماهواره‌های تحقیقاتی این ابر‌ها را بررسی کنند.

ماهواره‌ها نور بازتاب‌یافته خورشید از زمین را اندازه‌گیری می‌کنند و دانشمندان می‌توانند با بررسی آن‌ها، درباره ویژگی ابر‌ها اطلاعاتی به دست بیاورند.

پژوهشگران می‌گویند پیش از این، تحقیقات مشابه در این زمینه اثر سایه ماه را طی خورشیدگرفتگی در نظر نمی‌گرفت، اما این تیم تحقیقاتی روی داده‌های جمع‌آوری‌شده طی سه خورشیدگرفتگی بین سال‌های ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۶ بر فراز آفریقا تمرکز کرد تا بتواند این اثر را هم در محاسباتش لحاظ کند.

به گفته دانشمندان، ابر‌های کومولوس در طول خورشیدگرفتگی به دلیل ارتباط میان دو عامل تابش خورشید و فرایند‌های تشکیل ابر، از بین می‌روند.

آن‌ها می‌گویند سطح زمین طی خورشیدگرفتگی در اثر ایجاد سایه ماه که جلو نور خورشید را می‌گیرد، به‌سرعت سرد می‌شود و از بالا آمدن هوای گرم از سطح زمین‌ــ یعنی یک عامل اصلی در تشکیل ابر‌های کومولوس‌ــ جلوگیری می‌کند. بر اساس شبیه‌سازی‌های صورت گرفته، روند شکل‌گیری این ابر‌ها معمولا بین ۱۵ تا ۲۰ دقیقه طول می‌کشد. این به معنای آن است که پدیده یادشده، یعنی ناپدید شدن ابر‌های کومولوس، از زمانی که ماه فقط تا حدی جلو نور خورشید را مسدود کرده و هنوز خورشیدگرفتگی کامل رخ نداده است، آغاز می‌شود.

نقش کلیدی ابر‌های در سامانه‌های اقلیمی زمین

ابر‌ها صرفا انبوهی از قطرات آب معلق در آسمان نیستند، بلکه عوامل ضروری جو سیاره ما به شمار می‌روند. ابر‌ها نه‌تن‌ها بخش مهمی از چرخه آب محسوب می‌شوند، بلکه به کنترل تعادل انرژی زمین کمک می‌کنند و بر اقلیم سیاره ما نیز تاثیر دارند. در این میان، ابر‌های کومولوس کم‌ارتفاع نقش مهمی را بازی می‌کنند. این ابر‌ها که در پایین‌ترین قسمت جو قرار دارند و در سراسر کره زمین و اقیانوس‌های جهان پراکنده‌اند، عموما به تولید باران تمایلی ندارند، اما در بازتاب نور خورشید به فضا بسیار موثرند.

پژوهشگران می‌گویند که علم امروز چیز‌های بسیاری درباره ابر‌های کومولوس کم‌ارتفاع می‌داند و دلیل آن نیز تا حدی ارتفاع کم آن‌ها است.

دلیل تمرکز مقاله اخیر دانشمندان روی ابر‌های کومولوس کم‌ارتفاع این بود که نور خورشید که به سطح زمین می‌رسد، در عمل تاثیر مستقیمی بر تکامل و شکل‌گیری این نوع خاص از ابر‌ها دارد و این موضوع به طور کلی در مورد سایر انواع ابر‌ها صدق نمی‌کند.

به طور معمول با طلوع خورشید هنگام صبح، شدت نور خورشید افزایش می‌یابد و این سبب می‌شود که دمای سطح زمین افزایش یابد. در ادامه، زمین گرم‌تر هوای سطح نزدیک به خود را گرم می‌کند که به بالا آمدن هوای گرم منجر می‌شود و این ابر‌ها تشکیل می‌شوند. ابر‌ها اغلب در طول بعد‌از‌ظهر در آسمان باقی می‌مانند و سپس هنگام غروب خورشید از بین می‌روند.

پژوهشگران می‌گویند خورشیدگرفتگی برای بررسی تاثیر تغییر سریع در شدت نور خورشید بر این ابر‌ها فرصتی در اختیار دانشمندان می‌گذارد که در شرایط دیگر واقعا رخ نمی‌دهد.

اینکه نقش ابر‌های کومولوس کم‌ارتفاع در این فرایند‌ها دقیقا چیست، موضوعی است که از مدت‌ها پیش در جامعه علمی درباره آن تردید وجود داشته است. با افزودن تاثیر خورشیدگرفتگی بر آن، موضوع از این هم پیچیده‌تر خواهد شد.

به گفته پژوهشگران ما هنوز درباره این ابر‌ها به‌خصوص رفتار و تغییرات آن‌ها طی فرایند خورشیدگرفتگی بسیاری از مسائل را نمی‌دانیم. آنچه در مورد مقاله جدید قابل‌توجه است این است که در این مقاله برای بررسی رابطه میان سرد شدن زمین ناشی از کسوف و کاهش پوشش ابر، از داده‌های بیشتری استفاده شده است.

آیا این نتایج علمی فایده عملی خواهند داشت؟

پژوهشگرانی که این بررسی را انجام داده‌اند، می‌گویند یافته‌های جدید در مورد حساسیت بالای ابر‌های کومولوس کم‌ارتفاع به کاهش تابش خورشید در اثر کسوف به تحقیقات بیشتر در مورد تکنیک‌های مهندسی آب‌وهوایی کمک می‌کند.

دانشمندانی که تاثیر گرمایش زمین روی ابر‌ها را بررسی می‌کنند، در پی یافتن پاسخ به این پرسش‌اند که آیا روش‌های مهندسی آب‌و‌هوایی می‌تواند به طور بالقوه به تغییر در الگو‌های ابر‌ها در جهان منجر شود یا خیر. دانشمندان با استفاده از روش‌های مهندسی آب‌وهوایی به نوعی قصد دارند تابش خورشید را در مقیاس‌های زمانی بسیار طولانی‌تر کاهش دهند.

محققان از دهه‌ها پیش، امکان مقابله با کاهش دمای زمین از طریق روش‌های مهندسی آب‌وهوایی خورشیدی را بررسی کرده‌اند. پیش از این، دانشمندان حتی از طرح‌هایی همچون استقرار آینه‌های عظیم در فضا نیز صحبت کرده‌اند. به گفته آن‌ها این روش فرضی با بازتاب نور خورشید به فضا، به دستیابی بشر به اهداف اقلیمی یاری خواهد رساند.

کاهش پرتو‌های خورشیدی (SRM) که با نام مهندسی زمین‌خورشیدی هم شناخته می‌شود، از جمله پیشنهاد‌های برنامه محیط‌زیست سازمان ملل متحد به منظور استفاده از فناوری‌های نوین برای جلوگیری از شرایط اقلیمی اضطراری است. از جمله فناوری‌های پیشنهادی دیگر می‌توان به طرح تزریق مقدار زیادی ذرات معلق به اتمسفر فوقانی به منظور جلوگیری از نور خورشید اشاره کرد.

دانشمندان می‌گویند «کاهش پرتو‌های خورشیدی» می‌تواند برخی آثار افزایش گاز‌های گلخانه‌ای بر اقلیم جهانی و منطقه‌ای، از جمله چرخه‌های کربن و آب، را جبران و متعادل کند، اما برای درک بهتر آثار زیست‌محیطی و اجتماعی فناوری‌های مهندسی زمین، پژوهش‌های بیشتری لازم است.

پژوهشگران همچنین تاکید می‌کنند که این گونه طرح‌های پیشنهادی نباید جایگزینی برای اهداف کنونی اقلیمی به منظور کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در نظر گرفته شوند، چرا که این روش‌های پیشنهادی کربن را از جو حذف نمی‌کند و به بهبود شرایط محیط زیستی یا مقابله با علل اصلی تغییرات اقلیمی منتهی نمی‌شوند.